增强的蛋白质表达的制作方法

增强的蛋白质表达的制作方法
【专利摘要】本发明一般涉及具有导致感兴趣的蛋白质的表达提高的基因改变的细菌细胞以及制备和使用该细胞的方法。本发明的方面包括革兰氏阳性微生物如芽孢杆菌菌种，其具有改变ykf操纵子编码的蛋白质的活性并导致感兴趣的蛋白质的表达增强的基因改变。
【专利说明】増强的蛋白质表达
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年12月31日提交的美国临时专利申请USSN 61/922,613的优先 权的权益，该申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
[0003] 本发明一般涉及具有导致感兴趣的蛋白质的表达提高的基因改变的细菌细胞以 及制备和使用该细胞的方法。本发明的方面包括革兰氏阳性微生物如芽孢杆菌(Bacillus) 菌种，其具有改变ykf操纵子编码的蛋白质的活性并导致感兴趣的蛋白质的表达增强的基 因改变。
【背景技术】
[0004] 基因工程允许改良微生物以用作工业生物反应器、细胞工厂并用于食品发酵。包 括多个芽孢杆菌菌种的革兰氏阳性生物用于产生大量有用的蛋白质和代谢物（参见例如 Zukowski，"Production of commercially valuable products，''In:Doi和McGlouglin(编 辑）Biology of Bacilli:Applications to Industry ,Butterworth-He inemann, Stoneham.Mass第311-337页[1992])。用于工业的常见芽孢杆菌菌种包括地衣芽孢杆菌 (B. licheniformis)、解淀粉芽抱杆菌（B.amyloliquefaciens)和枯草芽抱杆菌 (B.subtilis)。因为其GRAS(-般被认为是安全的）状态，所以这些芽孢杆菌菌种的菌株是 产生用于食品和制药工业的蛋白质的天然候选。革兰氏阳性生物所产生的蛋白质的示例包 括酶例如α-淀粉酶、中性蛋白酶和碱性(或丝氨酸)蛋白酶。
[0005] 尽管对于在细菌宿主细胞中产生蛋白质的理解已有进展，但仍需要开发表达水平 提高的感兴趣的蛋白质的新重组菌株。

【发明内容】

[0006] 本发明提供表达水平提高的感兴趣的蛋白质的重组革兰氏阳性细胞以及制备和 使用其的方法。具体地，本发明涉及具有这样一种基因改变的细菌细胞，其与不具有基因改 变的细菌细胞相比导致感兴趣的蛋白质的表达提高。本发明的方面包括革兰氏阳性微生物 如芽孢杆菌菌种，其具有改变ykf操纵子编码的一个或多个蛋白质的活性并导致感兴趣的 蛋白质的表达增强的基因改变。还提供了制备和使用该重组细菌细胞的方法。
[0007] 本发明的方面包括一种用于使来自革兰氏阳性细菌细胞的感兴趣的蛋白质的表 达提高的方法，该方法包括:a)获取能够产生感兴趣的蛋白质的改变的革兰氏阳性细菌细 胞，其中所述改变的革兰氏阳性细菌细胞包含至少一个改变ykf操纵子所编码的一个或多 个蛋白质的活性的基因改变。以及b)在使得所述改变的革兰氏阳性细菌细胞表达所述感兴 趣的蛋白质的条件下培养所述改变的革兰氏阳性细菌细胞，其中与在基本相同的培养条件 下生长的相应未改变的革兰氏阳性细菌细胞中所述感兴趣的蛋白质的表达相比，所述感兴 趣的蛋白质在所述改变的革兰氏阳性细菌细胞中的表达提高。
[0008] 在某些实施方案中，改变的革兰氏阳性细菌细胞为芽孢杆菌属菌种的菌株(例如 芽孢杆菌属菌种的菌株选自：地衣芽孢杆菌、迟缓芽孢杆菌(B.lentus)、枯草芽孢杆菌、解 淀粉芽孢杆菌、短芽孢杆菌(B.brevis)、嗜热脂肪芽孢杆菌(B. stearothermophilus)、嗜碱 芽孢杆菌(B.alkalophilus)、凝结芽孢杆菌(B. coagulans)、环状芽孢杆菌(B. circulans)、 短小芽孢杆菌(B · pumi lus)、灿烂芽孢杆菌(B · lautus)、克劳氏芽孢杆菌(B · clausii)、巨大 芽孢杆菌(B.megaterium)和苏云金芽孢杆菌(B. thuringiensis))。在某些实施方案中，芽 孢杆菌属菌种的菌株为枯草芽孢杆菌菌株。在某些实施方案中，改变的革兰氏阳性细菌细 胞进一步在选自以下的基因中包含突变:degU、degQ、degS、scoC4、spoIIE和oppA。在某些实 施方案中，突变为degU(Hy)32。
[0009] 在某些实施方案中，与在基本相同的培养条件下生长的相应未改变的革兰氏阳性 细菌细胞中YkfA蛋白质活性相比，改变的革兰氏阳性细菌细胞具有降低的YkfA蛋白质活 性。在某些实施方案中，与在基本相同的培养条件下生长的相应未改变的革兰氏阳性细菌 细胞中YkfA蛋白质活性相比，改变的革兰氏阳性细菌细胞具有提高的YkfA蛋白质活性。
[0010] 在某些实施方案中，基因改变在所述ykf操纵子的ykfA基因中。在一些实施方案 中，基因改变在ykf操纵子的内源性ykfA基因中。在某些实施方案中，ykfA基因与SEQ ID NO: 1有至少60%同一性。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID NO: 2的第252或253位 氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0:2的第 252和253位氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID NO: 2的第252和253位氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。在某些实施方案中，基因改变 导致与SEQ ID N0: 2的第252位氨基酸对应的位置处的氨基酸由P变为L(示于SEQ ID N0: 4)。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0:2的第253位氨基酸对应的位置处的氨 基酸由V变为L(示于SEQIDN0:4)。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQIDN0:2的第 252位氨基酸对应的氨基酸位置处P变为L以及与SEQ ID N0:2的第253位氨基酸对应的氨基 酸位置处V变为L(示于SEQ ID N0:4)。
[0011] 在某些实施方案中，感兴趣的蛋白质是同源蛋白质。在某些实施方案中，感兴趣的 蛋白质是异源蛋白质。在某些实施方案中，感兴趣的蛋白质是酶。在某些实施方案中，该酶 选自：蛋白酶、纤维素酶、支链淀粉酶、淀粉酶、糖酶、脂肪酶、异构酶、转移酶、激酶和磷酸 酶。在某些实施方案中，感兴趣的蛋白质是蛋白酶。在某些实施方案中，蛋白酶为枯草杆菌 蛋白酶。在某些实施方案中，枯草杆菌蛋白酶选自：枯草杆菌蛋白酶168、枯草杆菌蛋白酶 BPN'、枯草菌溶素、枯草杆菌蛋白酶DY、枯草杆菌蛋白酶147、枯草杆菌蛋白酶309、以及它们 的变体。
[0012] 在某些实施方案中，该方法还包括回收所述感兴趣的蛋白质。
[0013] 本发明的方面包括改变的革兰氏阳性细菌细胞，其中与在基本相同的培养条件下 生长的相应未改变的革兰氏阳性细菌细胞相比，所述改变的革兰氏阳性细菌细胞包含至少 一个基因改变，所述基因改变使ykf操纵子所编码的一个或多个蛋白质的活性改变。在某些 实施方案中，改变的革兰氏阳性细菌细胞是芽孢杆菌属菌种的菌株。在某些实施方案中，芽 孢杆菌属菌种的菌株选自：地衣芽孢杆菌、迟缓芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、 短芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、短小芽孢杆 菌、灿烂芽孢杆菌、克劳氏芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌。在某些实施方案中， 芽孢杆菌属菌种的菌株为枯草芽孢杆菌菌株。在某些实施方案中，改变的革兰氏阳性细菌 细胞进一步在选自以下的基因中包含突变:(^811、(168(>)、(1685、8(3〇04、8口〇1；^和(^口4。在某些 实施方案中，突变为degU(Hy)32。
[0014] 在某些实施方案中，与在基本相同的培养条件下生长的相应未改变的革兰氏阳性 细菌细胞中YkfA蛋白质活性相比，改变的革兰氏阳性细菌细胞具有降低的YkfA蛋白质活 性。在某些实施方案中，与在基本相同的培养条件下生长的相应未改变的革兰氏阳性细菌 细胞中YkfA蛋白质活性相比，改变的革兰氏阳性细菌细胞具有提高的YkfA蛋白质活性。
[0015] 在某些实施方案中，基因改变在所述ykf操纵子的ykfA基因中。在一些实施方案 中，基因改变在ykf操纵子的内源性ykfA基因中。在某些实施方案中，ykfA基因与SEQ ID NO: 1有至少60%同一性。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID NO: 2的第252或253位 氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0:2的第 252和253位氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0:2的第252位氨基酸对应的位置处的氨基酸由P变为L(示于SEQ ID N0:4)。在某些实 施方案中，基因改变导致与SEQ ID NO:2的第253位氨基酸对应的位置处的氨基酸由V变为L (示于SEQ ID N0:4)。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0:2的第252位氨基酸对 应的氨基酸位置处P变为L以及与SEQ ID N0:2的第253位氨基酸对应的氨基酸位置处V变为 L(示于SEQ ID N0:4)。在某些实施方案中，改变的细胞表达感兴趣的蛋白质。在某些实施方 案中，感兴趣的蛋白质是同源蛋白质。在某些实施方案中，感兴趣的蛋白质是异源蛋白质。 在某些实施方案中，感兴趣的蛋白质是酶。
[0016] 在某些实施方案中，该酶选自：蛋白酶、纤维素酶、支链淀粉酶、淀粉酶、糖酶、脂肪 酶、异构酶、转移酶、激酶和磷酸酶。在某些实施方案中，感兴趣的蛋白质是蛋白酶。在某些 实施方案中，蛋白酶为枯草杆菌蛋白酶。在某些实施方案中，枯草杆菌蛋白酶选自：枯草杆 菌蛋白酶168、枯草杆菌蛋白酶BPN'、枯草菌溶素、枯草杆菌蛋白酶DY、枯草杆菌蛋白酶147、 枯草杆菌蛋白酶309、以及它们的变体。
[0017] 本发明的方面包括用于获取具有改善的蛋白质产生能力的改变的革兰氏阳性细 菌细胞的方法，该方法包括将至少一个基因改变引入到亲本革兰氏阳性细菌细胞中，从而 改变ykf操纵子所编码的一个或多个蛋白质的活性。在某些实施方案中，改变的革兰氏阳性 细菌细胞是芽孢杆菌属菌种的菌株。在某些实施方案中，芽孢杆菌属菌种的菌株选自：地衣 芽孢杆菌、迟缓芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、短芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆 菌、嗜碱芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、灿烂芽孢杆菌、克劳氏芽 孢杆菌、巨大芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌。在某些实施方案中，芽孢杆菌属菌种的菌株为枯 草芽孢杆菌菌株。在某些实施方案中，改变的革兰氏阳性细菌细胞进一步在选自以下的基 因中包含突变：(1681]、(168( >)、(1685、8(3〇04、8口〇1]^和〇口口4。在某些实施方案中，突变为(16区1] (Hy)32〇
[0018] 在某些实施方案中，与在基本相同的培养条件下生长的相应未改变的革兰氏阳性 细菌细胞中YkfA蛋白质活性相比，改变的革兰氏阳性细菌细胞具有降低的YkfA蛋白质活 性。在某些实施方案中，与在基本相同的培养条件下生长的相应未改变的革兰氏阳性细菌 细胞中YkfA蛋白质活性相比，改变的革兰氏阳性细菌细胞具有提高的YkfA蛋白质活性。
[0019] 在某些实施方案中，基因改变在所述ykf操纵子的ykfA基因中。在一些实施方案 中，基因改变在ykf操纵子的内源性ykfA基因中。在某些实施方案中，ykfA基因与SEQ ID NO: 1有至少60%同一性。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID NO: 2的第252或253位 氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID NO:2的第 252和253位氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0:2的第252位氨基酸对应的位置处的氨基酸由P变为L(示于SEQ ID N0:4)。在某些实 施方案中，基因改变导致与SEQ ID NO:2的第253位氨基酸对应的位置处的氨基酸由V变为L (示于SEQ ID N0:4)。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0:2的第252位氨基酸对 应的氨基酸位置处P变为L以及与SEQ ID NO:2的第253位氨基酸对应的氨基酸位置处V变为 L(示于SEQ ID N0:4)。
[0020]在某些实施方案中，所述改变的革兰氏阳性细菌细胞表达感兴趣的蛋白质。在某 些实施方案中，所述方法还包括将编码所述感兴趣的蛋白质的表达盒引入到所述亲本革兰 氏阳性细菌细胞中。在某些实施方案中，所述方法还包括将编码所述感兴趣的蛋白质的表 达盒引入到所述改变的革兰氏阳性细菌细胞中。在某些实施方案中，感兴趣的蛋白质是同 源蛋白质。在某些实施方案中，感兴趣的蛋白质是异源蛋白质。在某些实施方案中，感兴趣 的蛋白质是酶。在某些实施方案中，该酶选自：蛋白酶、纤维素酶、支链淀粉酶、淀粉酶、糖 酶、脂肪酶、异构酶、转移酶、激酶和磷酸酶。在某些实施方案中，感兴趣的蛋白质是蛋白酶。 在某些实施方案中，蛋白酶为枯草杆菌蛋白酶。在某些实施方案中，枯草杆菌蛋白酶选自： 枯草杆菌蛋白酶168、枯草杆菌蛋白酶BPN'、枯草菌溶素、枯草杆菌蛋白酶DY、枯草杆菌蛋白 酶147、枯草杆菌蛋白酶309、以及它们的变体。
[0021 ]在某些实施方案中，所述方法还包括在使得所述改变的革兰氏阳性细菌细胞表达 所述感兴趣的蛋白质的条件下培养所述改变的革兰氏阳性细菌细胞。在某些实施方案中， 该方法还包括回收所述感兴趣的蛋白质。
[0022]本发明的方面包括由上述方法产生的改变的革兰氏阳性细菌细胞。
[0023]本发明的方面包括一种包含来源于ykfA基因的变体序列的多核苷酸，其中所述变 体序列：
[0024]长度为至少15个核苷酸，
[0025] 与全部或部分SEQ ID NO: 1有至少60%同一性，并且
[0026]包含至少一个在ykfA基因中的核苷酸位置处的基因改变，当所述至少一个突变存 在于革兰氏阳性细菌细胞的内源性ykf A基因中时，所述基因改变导致Ykf A蛋白质的活性改 变。
[0027] 在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0: 2的第252或253位氨基酸对应的 位置处的氨基酸改变。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0:2的第252和253位氨 基酸对应的位置处的氨基酸改变。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0: 2的第 252位氨基酸对应的位置处的氨基酸由P变为L(示于SEQ ID N0:4)。在某些实施方案中，基 因改变导致与SEQ ID N0:2的第253位氨基酸对应的位置处的氨基酸由V变为L(示于SEQ ID N0:4)。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID NO:2的第252位氨基酸对应的氨基酸位 置处P变为L以及与SEQ ID N0: 2的第253位氨基酸对应的氨基酸位置处V变为L(示于SEQ ID NO:4)。在某些实施方案中，变体序列与全部或部分SEQ ID NO: 3有至少90%同一性。在某些 实施方案中，变体序列与全部或部分SEQ ID N0: 3相同。在某些实施方案中，变体序列的长 度为至少20个核苷酸。在某些实施方案中，变体序列的长度为至少50个核苷酸。在某些实施 方案中，变体序列的长度为至少200个核苷酸。
[0028] 本发明的方面包括一种包含来源于野生型YkfA多肽序列(示于SEQ ID N0:2中）的 变体序列的分离的多肽，其中所述变体序列：
[0029]长度为至少5个氨基酸，
[0030] 与全部或部分SEQ ID N0:2有至少60%同一性，并且
[0031] 在YkfA多肽序列基因中包含至少一个氨基酸改变，导致YkfA蛋白质的活性改变。 [0032] 在某些实施方案中，改变在与SEQ ID N0: 2的第252或253位氨基酸对应的位置处 的氨基酸中。在某些实施方案中，基因改变在与SEQ ID N0:2的第252和253位氨基酸对应的 位置处的氨基酸中。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0: 2的第252位氨基酸对 应的位置处的氨基酸由P变为L(示于SEQ ID N0:4)。在某些实施方案中，基因改变导致与 SEQ ID N0: 2的第253位氨基酸对应的位置处的氨基酸由V变为L(示于SEQ ID N0:4)。在某 些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID NO:2的第252位氨基酸对应的氨基酸位置处P变为L 以及与SEQ ID N0:2的第253位氨基酸对应的氨基酸位置处V变为L(示于SEQ ID N0:4)。在 某些实施方案中，变体多肽序列与全部或部分SEQ ID N0:4有至少90%同一性。在某些实施 方案中，变体多肽序列与全部或部分SEQ ID N0:4相同。在某些实施方案中，变体多肽序列 的长度为至少5个氨基酸。在某些实施方案中，变体多肽序列的长度为至少20个氨基酸。在 某些实施方案中，变体多肽序列的长度为至少50个氨基酸。
[0033] 本发明的方面包括包含如上所述的多核苷酸序列的载体。在某些实施方案中，载 体是靶向载体，所述靶向载体被设计成在转化到所述革兰氏阳性细菌细胞中时通过同源重 组将所述多核苷酸序列中的至少一个突变引入到革兰氏阳性细菌细胞的ykf操纵子中的对 应位置。
[0034] 本发明的方面包括一种用于增强革兰氏阳性细菌细胞中感兴趣的蛋白质表达的 方法，所述方法包括：
[0035] a)用以上载体转化亲本革兰氏阳性细菌细胞；
[0036] b)允许所述载体与所述亲本革兰氏阳性细菌细胞的ykf操纵子中相应区域的同源 重组，以产生改变的革兰氏阳性细菌细胞；以及
[0037] c)使所述改变的革兰氏阳性细菌细胞在适于表达所述感兴趣的蛋白质的条件下 生长，其中与所述转化步骤之前的所述革兰氏阳性细菌细胞相比，所述感兴趣的蛋白质在 所述改变的革兰氏阳性细菌细胞中的产量提高。
[0038] 在某些实施方案中，亲本革兰氏阳性细菌细胞是芽孢杆菌属菌种的菌株。在某些 实施方案中，芽孢杆菌属菌种的菌株选自：地衣芽孢杆菌、迟缓芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解 淀粉芽孢杆菌、短芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、环状芽孢杆 菌、短小芽孢杆菌、灿烂芽孢杆菌、克劳氏芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌。在某 些实施方案中，芽孢杆菌属菌种的菌株为枯草芽孢杆菌菌株。在某些实施方案中，改变的革 兰氏阳性细菌细胞进一步在选自以下的基因中包含突变 :degU、degQ、degS、SC〇C4、sp 〇IIE 和oppA。在某些实施方案中，突变为degU(Hy)32。
[0039] 在某些实施方案中，与在基本相同的培养条件下生长的相应未改变的革兰氏阳性 细菌细胞中YkfA蛋白质活性相比，改变的革兰氏阳性细菌细胞具有降低的YkfA蛋白质活 性。在某些实施方案中，与在基本相同的培养条件下生长的相应未改变的革兰氏阳性细菌 细胞中YkfA蛋白质活性相比，改变的革兰氏阳性细菌细胞具有提高的YkfA蛋白质活性。
[0040]在某些实施方案中，突变在所述ykf操纵子的ykfA基因中。在一些实施方案中，基 因改变在ykf操纵子的内源性ykfA基因中。在某些实施方案中，ykfA基因与SEQ ID N0:1有 至少60%同一性。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID NO: 2的第252或253位氨基酸 对应的位置处的氨基酸改变。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0: 2的第252和 253位氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0: 2的第252位氨基酸对应的位置处的氨基酸由P变为L(示于SEQ ID NO:4)。在某些实施方案 中，基因改变导致与SEQ ID N0:2的第253位氨基酸对应的位置处的氨基酸由V变为L(示于 SEQ ID N0:4)。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0:2的第252位氨基酸对应的 氨基酸位置处P变为L以及与SEQ ID N0:2的第253位氨基酸对应的氨基酸位置处V变为L(示 于SEQ ID N0:4)。在某些实施方案中，感兴趣的蛋白质是同源蛋白质。在某些实施方案中， 感兴趣的蛋白质是异源蛋白质。在某些实施方案中，感兴趣的蛋白质是酶。在某些实施方案 中，该酶选自：蛋白酶、纤维素酶、支链淀粉酶、淀粉酶、糖酶、脂肪酶、异构酶、转移酶、激酶 和磷酸酶。在某些实施方案中，感兴趣的蛋白质是蛋白酶。在某些实施方案中，蛋白酶为枯 草杆菌蛋白酶。在某些实施方案中，枯草杆菌蛋白酶选自：枯草杆菌蛋白酶168、枯草杆菌蛋 白酶BPN'、枯草菌溶素、枯草杆菌蛋白酶DY、枯草杆菌蛋白酶147、枯草杆菌蛋白酶309、以及 它们的变体。
[0041 ]在某些实施方案中，该方法还包括回收所述感兴趣的蛋白质。
【附图说明】
[0042]图1示出得自枯草芽孢杆菌的ykf操纵子的示意图。示出了实施例所述的沉默突变 的位置。示出了ykfA、ykfB、ykfC和ykfD基因。示出了导致P252L和V253L的基因改变。
[0043] 图2A示出表达蛋白酶的CB15-14衍生株：CB15-14#1和#2(对照菌株）以及CB15-14ykfA#l和#2(包含ykfA突变的菌株）的细胞密度图。图2B示出CB15-14衍生株:CB15-14#1 和#2(对照菌株）以及CB15-14ykfA#l和#2(包含ykfA突变的菌株）中FNA产量图。
[0044] 图3A示出产生GFP的CB15-14衍生株：CB15-14#1和#2(对照菌株）以及CB15-14ykfA#l和#2(包含ykfA突变的菌株）的细胞密度图。在进入稳定期（生长4至6小时之间） 时，ykfA突变株的细胞生长的下降相较于对照菌株有延缓，这表明改善的细胞生存力归因 于ykfA突变。图3B示出CB15-14衍生株:CB15-14#1和#2(对照菌株）以及CB15-14ykfA#l和#2 (包含ykfA突变的菌株）中GFP产量图。该图示出GFP的产量从生长6小时提高，这是由于ykfA 突变。
[0045] 图4A示出产生BglC的CB15-14衍生株：CB15-14#1和#2(对照菌株）以及CB15-14ykfA#l和#2(包含ykfA突变的菌株）的细胞密度图。包含ykfA突变的细胞具有更高的细胞 生长，这表明由于存在ykfA突变而使细胞生存力改善。图4B示出CB15-14衍生株:CB15-14#1 和#2(对照菌株）以及CB15-14ykfA#l和#2(包含ykfA突变的菌株）中BglC产量图。该图示出 BglC的产量在所有时间点提高，这是由于存在ykfA突变。
【具体实施方式】
[0046] 本发明一般涉及具有导致感兴趣的蛋白质的表达提高的基因改变的细菌细胞以 及制备和使用该细胞的方法。本发明的方面包括革兰氏阳性微生物如芽孢杆菌菌种的细 胞，其具有改变ykf操纵子所编码的蛋白质的活性的基因改变，导致感兴趣的蛋白质的表达 增强。
[0047] 在更详细地描述本发明的组合物和方法之前，应理解本发明的组合物和方法并不 限于所描述的具体实施方案，因为这些实施方案当然是可变的。还应理解，本文所用的术语 仅出于描述具体的实施方案的目的，并不意在具有限制意义，因为本发明的组合物和方法 的范围将仅受所附权利要求的限定。
[0048] 在提供数值范围的情况中，应当理解，该范围和在该所述范围内的任意其它所述 的值或中间值的上限和下限之间的每个中间数值(至下限的个位的十分之一，除非上下文 另有清楚规定)也涵盖在本发明的组合物和方法之中。这些较小范围的上限和下限可独立 地被包括在较小范围中，并且还被涵盖在本发明的组合物和方法中，但依据该规定的范围 中的任何被具体排除的界限而定。在规定的范围包括界限中的一个或两个的情况中，排除 这些被包括的界限中的任一个或两个的范围，也被包括在本发明的组合物和方法中。
[0049] 某些范围在本文中通过前面带有术语"约"的数值表述。术语"约"在本文中用于为 它之后的确切数字以及接近或近似该术语之后的数字的数字提供字面支持。在确定数字是 否接近或近似于明确所记载的数字方面，接近或近似的未记载数字可以是在其中陈述它的 上下文中提供明确记载数字的基本上的等同物的数字。例如，与数值结合，术语"约"是指数 值的-10%至+10%范围，除非术语在上下文中另外明确定义。又如，短语"约6的pH值"是指 5.4至6.6的pH值，除非pH值另有明确定义。
[0050] 本文提供的标题并非对本发明的组合物和方法的各个方面或实施方案的限制，这 些方面或实施方案可通过将说明书作为一个整体来参考而得到。相应地，下面就要定义的 术语通过将说明书作为一个整体来参考会得到更完全的定义。
[0051]本文件被组织成多个章节以便于阅读;然而，读者应理解，在一个章节中作出的陈 述可适用于其它章节。这样，用于本公开的不同章节的标题不应理解为限制性的。
[0052]除非另有定义，否则本文所用的所有技术和科学术语都具有本发明的组合物和方 法所属领域普通技术人员通常理解的含义。尽管与本文所述的那些类似或等价的任何方法 和材料还可用于本发明的组合物和方法的实践或测试，但现在将描述代表性的例示性方法 和材料。
[0053]本说明书中引用的所有出版物和专利以引用方式并入本文，如同各单独出版物或 专利具体和单独地指示为通过引用并入一样，并且以引用方式并入本文以公开和描述与引 用出版物有关的方法和/或材料。任何出版物的引用均指其申请日之前的公开，并不能被理 解为承认由于先前发明而允许本发明组合物和方法不享受早于这些公布的权利。此外，提 出的【公开日】期可以不同于实际的【公开日】期，这可能需要单独地确认。
[0054]根据该【具体实施方式】，使用下面的缩写和定义。需注意，单数形式"一个"、"一种" 和"所述"包括多个指代物，除非上下文明确指明不是这样。因此，例如，提到"酶"包括多种 此类酶，而提到"剂量"包括提到一种或多种剂量以及本领域技术人员知道的它们的等同 物，以此类推。
[0055]还应该注意，权利要求书可能撰写成排除任何可选元素。因此，此陈述旨在充当使 用与权利要求要素的引用相关的如"仅"、"只"等此类排他性术语或使用"否定性"限制的前 提基础。
[0056] 还应当注意，如本文所用术语"基本上由…组成"是指组合物，其中术语之后的一 个或多个组分是在总量为按所述组合物总体的重量计少于30%并不会影响或干扰一个或 多个组分的作用或活性的一个或多个其它已知组分的存在下的。
[0057] 还应当注意，如本文所用术语"包括"意指包括但不限于术语"包括"之后的一个或 多个组分。术语"包括"之后的一个或多个组分是必要的或强制性的，但是包含一个或多个 组分的组合物还可包括一个或多个其它非强制性或任选组分。
[0058] 还应当注意，如本文所用术语"由…组成"意指包括并限于术语"由…组成"之后的 一个或多个组分。术语"由…组成"之后的一个或多个组分因此是必要的或强制性的，并且 没有一个或多个其它组分存在于组合物中。
[0059] 对本领域普通技术人员而言，阅读了本公开内容后将显而易见的是，本文所述和 示意的各个单独实施方案都具有独立的部件和特征，在不背离本文所述的本发明的组合物 和方法的范围或精神的前提下，这些部件和特征可容易地与其它多个实施方案中任意的特 征分离或合并。任何叙述的方法可以按照叙述事件的顺序或以任何其它逻辑上可能的顺序 进行。
[0060]
[0061] ?文所用，"宿主细胞"是指具有能够充当用于新导入的DNA序列的宿主或表达 载体的细胞。
[0062] 在本发明的某些实施方案中，宿主细胞为细菌细胞，例如革兰氏阳性宿主细胞芽 孢杆菌属菌种。
[0063] 如本文所用，"芽孢杆菌属"或"芽孢杆菌属菌种"包括"芽孢杆菌"属中的所有种， 如本领域技术人员所知的，包括但不限于枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、迟缓芽孢杆菌、短 芽孢杆菌(B.brevis)、嗜热脂肪芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、克劳氏芽孢杆 菌(B · clausii)、耐盐芽孢杆菌(B ·halodurans)、巨大芽孢杆菌(B .megaterium)、凝结芽孢 杆菌(B. coagulans)、环状芽孢杆菌(B. circulans)、灿烂芽孢杆菌(B. lautus)和苏云金芽 孢杆菌。已经认识到，芽孢杆菌属继续经历着分类学上的重构。因此，预期的是该属包括已 被重新归类的种，包括但不限于诸如嗜热脂肪芽孢杆菌(其现在被命名为嗜热脂肪地芽孢 杆菌(Geobacillus stearothermophilus))之类的生物体。在氧气的存在下产生有抵抗力 的内生孢子被认为是芽孢杆菌属的限定性特征，尽管该特征也适用于最新命名的脂环酸芽 孢杆菌（Alicyclobacillus)、双芽孢杆菌（Amphibacillus)、解硫胺素芽孢杆菌 (八116111'；[11；^&(3；[11118)、厌氧芽抱杆菌(411(?5^&(3；[11118)、短芽抱杆菌(1^6￥；^&(3；[11118)、线状 芽孢杆菌（Filobacillus)、薄壁芽孢杆菌（Gracilibacillus)、喜盐芽孢杆菌 (他1(^&(3；[11118)、类芽抱杆菌(？&611；^&(3；[11118)、土壤芽抱杆菌(3&1；^&(3；[11118)、耐热芽抱 杆菌(Thermobacillus)、解脈芽抱杆菌(Ureibacillus)和枝芽抱杆菌(Virgibacillus)。
[0064] 如本文所用，"核酸"是指核苷酸或多核苷酸序列及其片段或部分，以及指可为双 链或单链的基因组来源的或合成来源的DNA、cDNA和RNA，不论其代表有义链还是反义链。应 当理解，由于遗传密码的简并性，多个核苷酸序列可编码给定的蛋白质。
[0065] 如本文所用，术语"载体"是指能在细胞中被复制并且可将新基因或DNA片段携带 入细胞的任何核酸。因此，该术语是指设计成在不同宿主细胞之间进行转移的核酸构建体。 "表达载体"是指能够将异源DNA片段掺入外源细胞中并使其表达的载体。许多原核和真核 表达载体可商购获得。"靶向载体"是包含多核苷酸序列的载体，所述多核苷酸序列与多核 苷酸序列转化到其中的宿主细胞的染色体区域同源并且可在该区域促使同源重组。靶向载 体可用于通过同源重组将突变引入细胞的染色体中。在一些实施方案中，靶向载体包含例 如添加到末端的其它非同源序列（即填充序列或旁侧序列）。可使端部闭合，由此使得靶向 载体形成封闭的环，例如插入载体中。适当载体的选择和/或构建在本领域技术人员知识范 围内。
[0066] 如本文所用，术语"质粒"是指用作克隆载体的环状双链(ds)DNA构建体，并且其在 许多细菌和一些真核生物中形成染色体外自我复制的遗传元件。在一些实施方案中，质粒 被掺入宿主细胞的基因组中。
[0067] "纯化的"或"分离的"或"富集的"意指生物分子(例如多肽或多核苷酸）由其天然 状态进行改变，这是通过将其与部分或所有与天然状态相关的天然存在的组分进行分离。 此类分离或纯化可以通过本领域公知的分离技术来实现，例如离子交换层析、亲和层析、疏 水分离、透析、蛋白酶处理、硫酸铵沉淀或者其它蛋白质盐沉淀、离心、大小排阻层析、过滤、 微过滤、凝胶电泳或者梯度分离来除去全部细胞、细胞碎肩、杂质、外来蛋白质、或在最终组 合物中不期望的酶。然后还可向纯化或分离的生物分子组合物中加入提供附加有益效果的 组分，例如活化剂、抗抑制剂、期望的离子、控制pH的化合物或者其它酶或化学物质。
[0068] 如本文所用，术语"增强的"、"改善的"和"提高的"在涉及感兴趣的生物分子(例如 感兴趣的蛋白质）的表达时在本文互换使用，其意指生物分子的表达在未根据本文教导改 变但在基本相同的生长条件下生长的相应宿主菌株(例如野生型和/或亲本株）中的表达水 平之上。
[0069] 如本文所用，术语"表达"在用于蛋白质时是指这样一种方法:通过该方法基于基 因的核酸序列产生蛋白质并因此包括转录和翻译两者。
[0070] 如本文所用，在将多核苷酸引入细胞中的语境中，术语"引入"是指任何适于将多 核苷酸转移进细胞中的方法。用于引入的此类方法包括但不限于原生质体融合、转染、转 化、缀合和转导（参见例如Ferrari等人，"Genetics，" in Hardwood等人(编辑），Bacillus, Plenum Publishing Corp·，第57-72页，[1989])〇
[0071] 如本文所用，术语"转化的"和"稳定转化的"是指通过人工干预将多核苷酸序列引 入其中的细胞。可将多核苷酸整合进细胞的基因组中或作为被维持至少两代的附加体质粒 存在。
[0072] 如本文所用，术语"可选标记"或"选择性标记"是指能够在宿主细胞中表达的核酸 (例如基因），其使得能容易地选择含有该核酸的那些宿主。此类可选标记的示例包括但不 限于抗微生物剂。因此，术语"可选标记"是指提供这样指示的基因：宿主细胞已吸收引入感 兴趣的DNA或已发生一些其它反应。通常，可选标记是赋予宿主细胞抗微生物抗性或代谢优 势的基因以允许将含有外源DNA的细胞与在转化过程中未接受任何外源序列的细胞区分 开。根据本发明可用的其它标记包括但不限于营养缺陷型标记，例如色氨酸;和检测标记， 例如β-半乳糖苷酶。
[0073] 如本文所用，术语"启动子"是指起到引导下游基因的转录的作用的核酸序列。在 实施方案中，启动子适于在其中表达靶基因的宿主细胞。启动子以及其他转录和翻译调控 核酸序列（也称为"控制序列"）是表达给定基因所必需的。通常，转录和翻译调控序列包括 但不限于启动子序列、核糖体结合位点、转录起始和终止序列、翻译起始和终止序列以及增 强子或激活子序列。
[0074] 如本文所用，"功能性地连接"或"可操作地连接"意指具有已知或期望活性的调控 区或功能结构域例如启动子、终止子、信号序列或增强子区域以使得调控区或功能结构域 根据其已知或期望活性控制靶标(例如基因或多肽)的表达、分泌或功能的方式连接至或附 接至该祀标。
[0075] 术语"基因改变"或"遗传改变"在用于描述重组细胞时意指细胞相较于亲本细胞 具有至少一个基因差异。一个或多个遗传差异可为染色体突变(例如一个染色体区被另一 个染色体区插入、缺失、取代、倒位、替换(例如用异源启动子替换染色体启动子)等)和/或 引入染色体外多核苷酸(例如质粒）。在一些实施方案中，可将染色体外多核苷酸整合进宿 主细胞的染色体中以产生稳定的转染体/转化体。本公开的实施方案包括改变由ykf操纵子 (ykfA、ykfB、ykfC和ykfD)中基因编码的一个或多个蛋白质的活性的基因改变。如本文详 述，此类改变改善感兴趣的蛋白质的表达。
[0076] 如本文所述，改变蛋白质活性可以以任何便利方式实现。例如，可通过提高或降低 蛋白质的活性来改变蛋白质活性。也可通过例如改变蛋白质稳定性、蛋白质与蛋白质间的 相互作用或结合、或改变蛋白质的底物特异性来改变蛋白质活性。活性的改变可处于转录、 mRNA稳定化、翻译的水平，或者可能是由于在一个或多个由ykf操纵子产生的多肽中存在降 低其活性的变异（即其为基于多肽活性的表达的"功能性"减少）。由此，并不意欲限制基因 改变的类型或通过其使ykf操纵子所编码的至少一个蛋白质的表达或活性改变的方式。例 如，在一些实施方案中，革兰氏阳性细胞中的基因改变为改变一个或多个启动子的基因改 变，导致转录活性降低。在某些实施方案中，改变导致mRNA转录物的水平降低。或者，革兰氏 阳性细胞中的基因改变可为改变核苷酸的基因改变，导致转录物在细胞中的稳定性降低。 在某些实施方案中，减少一个或多个基因的表达的多于一个基因改变可存在于经基因改变 的革兰氏阳性细胞中。
[0077] 基因"失活"意指基因的表达或其编码的生物分子的活性被阻断或以其它方式不 能发挥其已知功能。失活可通过任何适宜的方式发生，例如通过如上所述的基因改变。在一 个实施方案中，失活基因的表达产物是具有相应的蛋白质生物活性改变的截短的蛋白质。 在一些实施方案中，改变的革兰氏阳性细菌菌株包括一个或多个基因的失活，其优选导致 稳定的且不可逆的失活。
[0078] 在一些实施方案中，失活通过缺失来实现。在一些实施方案中，通过同源重组缺失 靶向缺失的区域(例如基因）。例如，使用包含具有选择性标记的引入序列的DNA构建体(其 中该序列在本文可称为"同源盒"），该选择性标记在每一侧侧接有与靶向缺失的区域同源 的序列。将DNA构建体与宿主染色体的同源序列进行比对并在双交换事件中从宿主染色体 中切除靶向缺失的区域。
[0079] "插入"或"添加"是核苷酸或氨基酸序列的变化，相较于天然存在的或亲本序列， 其分别导致添加了 一个或多个核苷酸或氨基酸残基。
[0080] 如本文所用，"取代"是分别用不同核苷酸或氨基酸替换一个或多个核苷酸或氨基 酸的结果。
[0081] 使基因突变的方法在本领域中是公知的并且包括但不限于定点突变、产生随机突 变以及缺口双链方法(参见例如美国专利4,760，025;Moring等人，Biotech. 2:646[ 1984]; 和Kramer等人，Nucleic Acids Res·, 12:9441[1984])。
[0082] 如本文所用，"同源基因"是指来自于不同的但通常相关的物种的一对基因，它们 彼此对应，并且彼此相同或非常相似。该术语包括通过物种形成（即新物种的进化)分离的 基因（例如直系同源基因），以及通过遗传复制已分离的基因（例如旁系同源基因）。
[0083]如本文所用，"直系同源物"和"直系同源基因"是指不同物种中通过物种形成而从 共同的先祖基因（即同源基因）进化而来的基因。通常，直系同源物在进化的过程中保留了 相同的功能。对直系同源物的鉴别可用于可靠地预测新测序的基因组中的基因功能。
[0084] 如本文所用，"旁系同源物"和"旁系同源基因"是指因基因组内的复制而相关联的 基因。直系同源物在进化的过程中保留相同的功能，而旁系同源物进化出新的功能，虽然一 些功能通常与原始的功能相关。旁系同源基因的示例包括但不限于编码胰蛋白酶、胰凝乳 蛋白酶、弹性蛋白酶和凝血酶的基因，它们都是丝氨酸蛋白酶并一起出现在相同的物种中。
[0085] 如本文所用，"同源性"是指序列相似性或同一性，同一性是优选的。使用本领域中 已知的标准技术来确定此种同源性（参见例如Smith and Waterman，Adv.Appl .Math.，2: 482[1981];Needlemar^PWunsch，J.Mol.Biol.，48:443[1970];Pearsor^PLipman, Pro c .Natl .Acad.Sci .USA 85:2444[1988] ;Wisconsin Genetics 软件包（Genetics 人，Nucl.Acid Res.，12:387-395[1984])。
[0086] 如本文所用，"相似序列"其中的基因功能与枯草芽孢杆菌菌株168表示的基因基 本上相同。另外，相似基因与枯草芽孢杆菌菌株168基因的序列有至少60%、65%、70%、 75%、80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%或100%序列同一性。作为另外一种选择，相 似序列具有枯草芽孢杆菌168区域所见的基因的70至100%的比对和/或具有与枯草芽孢杆 菌168染色体中的基因所比对的区域中所见的至少5-10个基因。在另外的实施方案中，将多 于一个以上特性应用于序列。通过已知的序列比对方法来测定相似序列。常用的比对方法 为BLAST，但如上文和下文所指出的那样，还存在还可用于比对序列的其它方法。
[0087] 可用的算法的一个示例是PILEUP1ILEUP利用渐进性双序列比对从一组相关序列 产生多序列比对。其还可以绘出关系树，该关系树示出了用于产生比对的聚类关系。PILEUP 使用Feng和Doolittle的渐进比对方法的简化形式(Feng and Doolittle，J.Mol .Evol ·， 35 : 351 _360[ 1987])。该方法类似于Higgins和Sharp所描述的方法（Higgins和Sharp， CABI0S 5: 5:151-153[ 1989])。可用的PILEUP参数包括:默认空位权重=3.00，默认空位长 度权重= 0.10,以及加权的末端空位。
[0088] 可用算法的另一个示例为BLAST算法，Altschul等人（Altschul等人， J .Mol · Biol ·，215:403-410，[ 1990];和Karl in等人，Proc · Natl · Acad · Sci · USA 90:5873-5787[ 1993])对其进行了描述。特别有用的BLAST程序是WU-BLAST-2程序(参见Altschul等 人，Meth·Enzymol ·，266:460-480[ 1996]) JU-BLAST-2使用数个搜索参数，其中大多数被设 置为默认值。可调整的参数用下列值来设定：重叠跨度（overlap span) = 1，重叠分数 (overlapfraction)=0.125,字阀值（word thresholdKT):]^。]^? S和HSP S2参数是动 态的值，并且取决于具体序列的组成和据以对所关注序列进行检索的具体数据库的组成而 由程序本身确立。然而，可调节所述值以提高灵敏度。氨基酸序列同一性百分数值是由匹配 的相同残基的数目除以比对区域中"较长"序列的残基总数来确定。所述"较长"序列是在比 对区域中具有最多实际残基的序列（忽略由WU-Blast-2引入以使比对得分最大化的空位）。
[0089] 如本文所用，相对于本文所鉴定的氨基酸或核苷酸序列的"序列同一性百分比 (%)"定义为，在比对序列和引入缺口（如果需要的话）以获得最大序列同一性百分比之后， 与Mal3A序列中氨基酸残基或核苷酸相同的候选序列中的氨基酸残基或核苷酸的百分比， 而不考虑任何保守替代作为序列同一性的一部分。
[0090] "同源物"（或"同系物"）将意指与主题氨基酸序列和主题核苷酸序列具有指定程 度的同一性的实体。同源序列可包括使用常规序列对比工具(例如Clustal、BLAST等)与主 题序列有至少 60%、65%、70%、75%、80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、 93%、94%、95%、96%、97%、98%或甚至99%同一性的氨基酸序列。通常，除非另外指明， 同源物将包括与例如主题氨基酸序列相同的活性位点残基。
[0091] 用于进行序列比对和测定序列同一性的方法对技术人员是已知的，可以在无需过 多实验的情况下进行，并且可以明确得到同一性的计算值。参见例如Ausubel等人编辑 (1995)Current Protocols in Molecular Biology，第19章 （Greene Publishing and Wiley-Interscience, New York);和 ALIGN程序（Dayhoff(1978)，Atlas of Protein Sequence and Structure 5:增干丨j3(National Biomedical Research Foundation, Washington，D.C.)。多个算法可用于比对序列和测定序列同一"性，并且包括例如Needleman 等人（1970) J.Mol .Biol ·48:443的同源比对算法；Smith等人（1981 )Adv. Appl .Math· 2:482 的局部同源性算法;Pearson等人（1988)Proc ·Natl .Acad· Sci ·85:2444的相似性搜索方法； Smith-Waterman算法(Meth ·Mo 1 · Bio 1 · 70:173-187(1997);以及BLASTP、BLASTN和BLASTX算 法（参见Altschul等人（1990)J.Mol .Biol .215:403-410)。
[0092] 使用这些算法的计算机化程序也是可用的，并且包括但不限于:ALIGN或Megalign (DNASTAR)软件、或WU-BLAST-2(Altschul等人，Meth.Enzym. ,266:460-480( 1996));或GAP、 BESTFIT、BLAST、FASTA和TFASTA，在遗传学计算组（GCG)软件包（版本8，Madison， Wisconsin，USA)可得到；和Inte 11 igenetics(Mountain View,California)的PC/Gene程序 中的CLUSTAL。本领域的技术人员可确定用于测量比对的适当参数，包括在要比较的序列的 长度上实现最大比对所需的算法。优选地，序列同一性用程序所确定的预设参数来测定。具 体地，序列同一性可通过使用Clustal W(Thompson J.D.等人（1994)Nucleic Acids Res. 22:4673-4680)采用预设参数来确定。 空位开放罚分： 10.0 空位延伸罚分： 0.05 蛋白质权重矩阵： BLOSUM系列 DNA权重矩阵： MJB 延迟发散序列％: 40 Γ ^ 空位间隔距离： 8 DNA转换权重： 0.50 亲水性残基列表： GPSNDQEKR. 使用负矩阵： 关（OFF) 切换残基特定罚分： 开_(.ΟΝ). 切换亲水性罚分： 开(GN ) 切换末端空位间隔罚分 关（OFF)
[0094] 如本文所用，术语"杂交"是指用于使一条核酸链通过本领域已知的碱基配对与互 补链接合的方法。
[0095] 如果一条核酸序列与参考核酸序列在中等至高严格性杂交和洗涤条件下彼此特 异性杂交，则该核酸序列被认为是与该参考核酸序列"可选择性杂交"。杂交条件是基于核 酸结合复合物或探针的解链温度(Tm)。例如，"最大严格性"通常发生在约Tm-5°C(低于探针 的Tm5°C )下；"高严格性"在低于该Tm约5-10°C下；"中度严格性"在低于探针的Tm约10-20°C 下；而"低严格性"在低于该Tm约20-25Γ下。功能上，最大严格性条件可用于鉴别与杂交探 针有严格同一性或接近严格同一性的序列;而中度或低严格性杂交可用于鉴别或检测多核 苷酸序列同源物。
[0096] 中等和高严格性杂交条件是本领域所熟知的。高严格性条件的示例包括在约42°C 下，在50% 甲酰胺、5X SSC、5X邓哈特溶液(Denhardt's solution)、0.5%SDS和100μg/ml变 性载体DNA中杂交，然后在室温下，在2X SSC和0.5 % SDS中洗涤两次，并且在42°C下，在0.1 X SSC和0.5 % SDS中再洗涤两次。中度严格性条件的示例包括在37°C下，在包含20 %甲酰胺、 5x SSC(150mM NaCl、15mM柠檬酸三钠）、50mM磷酸钠 (pH 7.6)、5x邓哈特溶液、10%硫酸葡 聚糖和20mg/ml变性剪切鲑鱼精子DNA的溶液中过夜温育，然后在约37-50°C下，在lx SSC中 洗涤过滤器。本领域的技术人员了解如何根据需要来调整温度、离子强度等以适应诸如探 针长度等的因素。
[0097] 术语"重组的"在用于生物组分或组合物（例如细胞、核酸、多肽/酶、载体等）时是 指生物组分或组合物处于非天然存在的状态。换言之，生物组分或组合物已通过人工干预 由其自然状态进行修饰。例如，重组细胞涵盖表达一个或多个在其天然亲本(非重组)细胞 中未发现的基因的细胞，表达的一个或多个天然基因的量不同于其天然亲本细胞的细胞， 和/或在不同于其天然亲本细胞的条件下表达一个或多个天然基因的细胞。重组核酸可与 天然序列有一个或多个核苷酸的差异，可被可操作地连接至异源序列(例如异源启动子、编 码非天然或变体信号序列的序列等），可不含内含子序列，和/或可为分离形式。重组多肽/ 酶可与天然序列有一个或多个氨基酸的差异，可与异源序列融合，可为截短的或具有内部 缺失的氨基酸，可以以在天然细胞中未发现的方式表达(例如来自过表达多肽的重组细胞， 这是由于细胞中存在编码多肽的表达载体），和/或可为分离形式。应当强调在一些实施方 案中，重组多核苷酸或多肽/酶具有与其野生型对应物相同但为非天然形式(例如为分离或 富集形式)的序列。
[0098] 如本文所用，术语"祀序列"是指宿主细胞中的DNA序列，其所编码的序列是引入序 列插入到宿主细胞基因组中的期望位置。在一些实施方案中，靶序列编码功能性野生型基 因或操纵子，而在其它实施方案中，靶序列编码功能性突变基因或操纵子，或非功能性基因 或操纵子。
[0099] 如本文所用，"旁侧序列"是指所讨论序列的上游或下游的任何序列（例如对于基 因 A-B-C，基因 B侦赌有A和C基因序列）。在一个实施方案中，引入序列在各侧侧接有同源盒。 在另一个实施方案中，引入序列和同源盒包含在各侧侧接有填充序列的单元。在一些实施 方案中，旁侧序列仅存在于单侧(3'或5'），而在一些实施方案中，其存在于被侧接序列的各 侦k各个同源盒的序列与芽孢杆菌染色体的序列同源。这些序列指导新构建体在芽孢杆菌 染色体中得以整合的地方以及芽孢杆菌染色体将被引入序列所替代的部分。在一个实施方 案中，选择性标记的5'和3'端侧接有包含失活染色体片段的部分的多核苷酸序列。在一些 实施方案中，旁侧序列仅存在于单侧(3 '或5 '），而在一些实施方案中，其存在于被侧接序列 的各侧。
[0100]如本文所用，术语"可扩增标记"、"可扩增基因"和"扩增载体"是指在适当生长条 件下允许该基因扩增的基因或编码基因的载体。
[0101] "模板特异性"在大多数扩增技术中是通过酶的选择来实现的。扩增酶是这样的 酶:在它们被使用的条件下，仅加工异源核酸混合物中核酸的特异性序列。例如，就如复制 酶而言，MDV-1RNA是复制酶的特异性模板(参见例如Kacian等人，Proc.Natl. Acad. Sci . USA 69:3038[ 1972])。该扩增酶不对其它核酸进行复制。相似地，就T7RNA聚合酶而言，该扩增酶 对其自身启动子具有严格的特异性（参见Chamber 1 in等人，Nature 228: 227 [ 1970 ])。就 T4DNA连接酶而言，当寡核苷酸或多核苷酸底物与模板之间在连接结合点处存在错配时，该 酶不会连接两个寡核苷酸或多核苷酸(参见Wu和Wallace，Genomics 4: 560[1989])。最后， Taq和Pfu聚合酶由于其能够在高温下发挥作用而发现对于被引物结合并由此被限定的序 列展现出高特异性;高温导致了有利于引物与靶序列杂交而不与非靶序列杂交的热力学条 件。
[0102] 如本文所用，术语"可扩增核酸"是指可通过任何扩增方法进行扩增的核酸。预期 "可扩增核酸"将通常包括"样品模板"。
[0103] 如本文所用，术语"样品模板"是指源自被用于分析"祀"（在下面给予定义）的存在 的样品的核酸。相比之下，"背景模板"被用来指代除样品模板之外的核酸，其可能存在于或 可能不存在于样品中。背景模板通常是最容易被疏忽的。这可为物质遗留的结果，或者可能 是由于试图从样品中纯化去除的核酸污染物的存在。例如，来自生物体而非那些待检测的 核酸可在测试样品中作为背景而存在。
[0104] 如本文所用，术语"引物"是指天然存在的寡核苷酸(如经纯化限制性消化物中）或 合成产生的寡核苷酸，当置于与核酸链互补的引物延伸产物的合成被诱导的条件下（即在 存在核苷酸和诱导剂如DNA聚合酶的情况下，以及在合适的温度和pH下）时，它能够作为合 成的起始点而发挥作用。引物优选为单链以达到最大的扩增效率，但也可为双链。如果是双 链的，在用于制备延伸产物之前，首先对该引物进行处理以使其双链分开。优选地，引物为 寡聚脱氧核苷酸。该引物必须足够长，以在诱导剂存在的情况下引发延伸产物的合成。引物 的确切长度将依赖于许多因素，包括温度、引物的来源以及使用的方法。
[0105] 如本文所用，术语"探针"是指能够与另一种感兴趣的寡核苷酸杂交的一种寡核苷 酸（即核苷酸的序列），无论其是作为经纯化限制性酶消化物而天然存在还是以合成、重组 或通过PCR扩增方式而产生。探针可为单链或双链的。探针可用于检测、鉴定和和分离特定 基因序列。预期本发明使用的任何探针都可以用任何"报告分子"标记，以便在任何检测系 统中可检测到，包括但不限于酶(例如ELISA，以及基于酶的组织化学测定法）、荧光、放射活 性和发光系统。无意于将本发明限制为任何特定的检测系统或标签。
[0106] 如本文所用，术语"祀"在用于聚合酶链反应中时，是指由用于聚合酶链反应的引 物所结合的核酸区域。因此，试图将"祀"从其它核酸序列中挑选出来。"片段"定义为在靶序 列内的核酸区域。
[0107] 如本文所用，术语"聚合酶链反应"（"PCR"）是指美国专利4，683，195 4，683，202和 4，965，188的方法，其以引用方式并入本文，这些专利包括不通过克隆或纯化而提高靶序列 的片段在基因组DNA混合物中的浓度的方法。用于扩增靶序列的该过程包括将大大过量的 两种寡核苷酸引物引入到含有期望靶序列的DNA混合物中，之后在存在DNA聚合酶的情况下 进行精确顺序的热循环。这两种引物与其双链靶序列中的对应链互补。为了实现扩增，使混 合物变性，然后使引物退火到其在靶分子内的互补序列上。在退火之后，采用聚合酶使引物 延伸，以便形成一对新的互补链。变性、引物退火和聚合酶延伸的步骤可重复多次（即变性、 退火和延伸构成一个"循环"；可以有多个"循环），以获得高浓度的期望靶序列的扩增片段。 期望靶序列的扩增片段的长度由引物相对于彼此的相对位置决定，因此该长度为可控制的 参数。由于该过程的重复方面，该方法被称为"聚合酶链反应"（下文为"PCR"）。由于靶序列 的期望扩增片段成为混合物中的优势序列(就浓度而言），所以它们被称为"PCR扩增的"。
[0108] 如本文所用，术语"扩增试剂"是指除引物、核酸模板和扩增酶之外扩增所需的那 些试剂(脱氧核糖核苷酸三磷酸、缓冲剂等）。通常，扩增试剂以及其它反应组分被放置于和 包含于反应容器中（试管、微孔等）。
[0109] 借助PCR，可以将基因组DNA中的特定靶序列的单一拷贝扩增到通过几种不同的方 法可检测的水平(例如与标记探针杂交；引入生物素酰化引物，之后进行抗生物素蛋白-酶 偶联物检测;将 32P标记的脱氧核糖核苷三磷酸例如dCTP或者dATP引入到扩增片段中）。除了 基因组DNA之外，任何寡核苷酸或多核苷酸序列也可用适当组合的引物分子来扩增。具体 地，经由PCR过程自身而产生的扩增片段，其本身就是后续PCR扩增的有效模板。
[0110] 如本文所用，术语"PCR产物"、"PCR片段"和"扩增产物"指在变性、退火和延伸的 PCR步骤的两个或更多个循环完成后所得的化合物的混合物。这些术语涵盖这样的情况，即 一个或多个靶序列的一个或多个片段已被扩增。 如本文所用，术语"RT-PCR"是指RNA序列的复制和扩增。在该方法中，逆转录与PCR 偶联，最经常使用其中采用热稳定聚合酶的一步酶法(one enzyme procedure)，如在美国 专利5，322，770中有所描述，其以引用方式并入本文。在RT-PCR中，RNA模板由于聚合酶的逆 转录酶活性而转化为cDNA，然后利用聚合酶的聚合活性进行扩增(即如在其它PCR方法中）。
[0112]如本文所用，"基因改变的宿主菌株"（例如基因改变的芽孢杆菌菌株)是指遗传工 程化的宿主细胞，也称为重组宿主细胞。在一些实施方案中，与在基本相同的生长条件下生 长的相应未改变的宿主细胞中的相同感兴趣的蛋白质的表达和/或产量相比，经基因改变 的宿主细胞的感兴趣的蛋白质的表达增强(提高）。在一些实施方案中，增强水平的表达由 ykf操纵子所编码的一个或多个蛋白质的活性改变引起。在一些实施方案中，改变的菌株为 具有一个或多个缺失的固有染色体区域或其片段的经遗传工程化的芽孢杆菌属菌种，其中 与在基本相同的生长条件下生长的相应未改变的芽孢杆菌宿主菌株相比，感兴趣的蛋白质 具有增强水平的表达或产量。
[0113] 如本文所用，"相应未改变的芽孢杆菌菌株"等为不具有指示的基因改变的宿主菌 株(例如，起始(亲本)和/或野生型菌株）。
[0114] 本文所用的术语"染色体整合"是指这样一种方法，通过该方法将引入序列引入到 宿主细胞(例如芽孢杆菌）的染色体中。对转化的DNA的同源区域与染色体的同源区域进行 比对。随后，在双交换（即同源重组）中，同源盒之间的序列被引入序列替换。在本发明的一 些实施方案中，将DNA构建体的失活染色体片段的同源部分与芽孢杆菌染色体的固有染色 体区域的旁侧同源区进行比对。随后，在双交换（即同源重组）中通过DNA构建体缺失掉固有 染色体区域。
[0115] "同源重组"意指在相同或几乎相同的核苷酸序列的位点处DNA片段在两个DNA分 子或成对染色体之间进行交换。在一个实施方案中，染色体整合是同源重组。
[0116]如本文所用"同源序列"意指在最佳比对进行比较时，核酸或多肽序列与另一个核 酸或多肽序列有 100%、99%、98%、97%、96%、95%、94%、93%、92%、91%、90%、88%、 85%、80%、75%或70%序列同一性。在一些实施方案中，同源序列具有85%和100%之间的 序列同一性，而在其它实施方案中，存在90%和100 %之间的序列同一性，并且在更多实施 方案中，存在95%和100%的序列同一性。
[0117]如本文所用，"氨基酸"是指肽或蛋白质序列或其部分。术语"蛋白质"、"肽"和"多 肽"可互换使用。
[0118]如本文所用，"感兴趣的蛋白质"和"感兴趣的多肽"是指期望的和/或待评估的蛋 白质/多肽。在一些实施方案中，感兴趣的蛋白质在细胞内，而在其它实施方案中，其为分泌 性多肽。具体地讲，多肽包括酶，包括但不限于选自淀粉分解酶、蛋白水解酶、溶细胞酶、氧 化还原酶和植物细胞壁降解酶的那些。更具体地，这些酶包括但不限于淀粉酶、蛋白酶、木 聚糖酶、脂肪酶、漆酶、酚氧化酶、氧化酶、角质酶、纤维素酶、半纤维素酶、酯酶、过氧化物 酶、过氧化氢酶、葡萄糖氧化酶、植酸酶、果胶酶、葡萄糖苷酶、异构酶、转移酶、半乳糖苷酶 和壳多糖酶。在本发明的特定实施方案中，感兴趣的多肽为蛋白酶。在一些实施方案中，感 兴趣的蛋白质是融合至信号肽的分泌性多肽（即在待分泌蛋白质上氨基端的延伸）。几乎所 有的分泌性蛋白质采用氨基末端蛋白质延伸，这在靶向前体蛋白质和前体蛋白质跨膜运输 中起至关重要的作用。该延伸在膜传输期间或紧接膜传输之后通过信号肽酶蛋白水解切 除。
[0119]在本发明的一些实施方案中，感兴趣的多肽选自激素、抗体、生长因子、受体等。本 发明所涵盖的激素包括但不限于卵泡刺激激素、黄体化激素、促肾上腺皮质激素释放因子、 促生长素抑制素、促性腺激素、后叶加压素、催产素、促红细胞生成素、胰岛素等。生长因子 包括但不限于血小板衍生生长因子、胰岛素样生长因子、表皮生长因子、神经生长因子、成 纤维细胞生长因子、转化生长因子、细胞因子例如白介素(例如IL-1至IL-13)、干扰素、集落 刺激因子等。抗体包括但不限于直接从期望由其产生抗体的任何物种获得的免疫球蛋白。 此外，本发明涵盖修饰的抗体。本发明也涵盖多克隆和单克隆抗体。在特定实施方案中，抗 体为人抗体。
[0120] 如本文所用，多肽的"衍生物"或"变体"是指这样的多肽:通过在C末端或N末端任 一端或这两个末端添加一个或多个氨基酸、在氨基酸序列中的一个或多个不同位点置换一 个或多个氨基酸、在多肽的任一端或两个末端或在氨基酸序列中的一个或多个位点缺失一 个或多个氨基酸、在氨基酸序列中的一个或多个位点插入一个或多个氨基酸、以及它们的 任意组合而来源于前体多肽(例如，天然多肽）。多肽衍生物/变体的制备可以以任意方便的 方式实现，例如通过修饰编码天然多肽的DNA序列、将该DNA序列转化进合适的宿主中并使 该经修饰的DNA序列表达而形成衍生多肽/变体多肽。衍生物或变体还包括经化学修饰的多 肽。
[0121] 如本文所用，术语"异源蛋白质"是指不在宿主细胞中天然出现的蛋白质或多肽。 异源蛋白质的示例包括酶，例如水解酶，包括蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶、糖酶和脂肪酶;异 构酶例如消旋酶、表异构酶、互变异构酶或变位酶;转移酶、激酶和磷酸酶。在一些实施方案 中，蛋白质是治疗上有意义的蛋白质或肽，包括但不限于生长因子、细胞因子、配体、受体和 抑制剂、以及疫苗和抗体。在另外的实施方案中，蛋白质是商业上重要的工业蛋白质/肽(例 如蛋白酶、糖酶例如淀粉酶和葡糖淀粉酶、纤维素酶、氧化酶和脂肪酶）。在一些实施方案 中，编码蛋白质的基因为天然存在的基因，而在其它实施方案中，使用突变的和/或合成的 基因。
[0122] 如本文所用，"同源蛋白质"是指细胞中天然的或天然存在的蛋白质或多肽。在一 些实施方案中，细胞为革兰氏阳性细胞，而在特定实施方案中，细胞为芽孢杆菌宿主细胞。 在另选的实施方案中，同源蛋白质是其它生物体产生的天然蛋白质，包括但不限于大肠杆 菌(E.coli)。本发明涵盖经由重组DNA技术产生同源蛋白质的宿主细胞。
[0123] 如本文所用，"操纵子"包括可从一个共同的启动子作为一个转录单位被转录并由 此经受共调节的连续基因组。在一些实施方案中，操纵子可包括驱动多个不同mRNA转录的 多个启动子。
[0124] 本发明一般涉及具有导致感兴趣的蛋白质的表达提高的基因改变的细菌细胞以 及制备和使用该细胞的方法。本发明的方面包括革兰氏阳性微生物如芽孢杆菌菌种，其具 有改变ykf操纵子所编码的蛋白质的活性并导致感兴趣的蛋白质的表达增强的基因改变。
[0125] 如上所概述，本发明的方面包括用于使来自革兰氏阳性细菌细胞的感兴趣的蛋白 质的表达提高的方法，并且基于如下观察：在经基因改变的革兰氏阳性细胞中产生的感兴 趣的蛋白质提高，从而与相应的未经基因改变的革兰氏阳性细胞(例如野生型和/或亲本细 胞）中相同的感兴趣的蛋白质的表达水平相比，ykf操纵子(例如ykfA)所编码的一个或多个 蛋白质的活性改变。在一些实施方案中，对革兰氏阳性细胞进行基因改变，以降低由ykf操 纵子(例如ykfA)所编码的一个或多个蛋白质的活性。在一些实施方案中，对革兰氏阳性细 胞进行基因改变，以提高由ykf操纵子(例如ykfA)所编码的一个或多个蛋白质的活性。遗传 改变意指宿主细胞中的任何改变，例如通过附加体添加和/或染色体插入、缺失、倒位、碱基 改变等改变宿主细胞基因组成。并非意欲对这一点进行限制。
[0126] 在某些实施方案中，该方法涉及制备或获取包含至少一个基因改变的改变的革兰 氏阳性细菌细胞，该基因改变使ykf操纵子所编码的一个或多个蛋白质的活性改变并能够 产生感兴趣的蛋白质，并在使得改变的革兰氏阳性细菌细胞表达感兴趣的蛋白质的条件下 培养改变的革兰氏阳性细菌细胞。与基本相同的培养条件下生长的相应未改变的革兰氏阳 性细菌细胞中感兴趣的蛋白质的表达相比，感兴趣的蛋白质在改变的革兰氏阳性细菌细胞 中的表达由此提尚。
[0127] 根据某些实施方案，经基因改变的革兰氏阳性细菌细胞(或产生经基因改变的革 兰氏阳性细菌细胞的亲本细胞)可为芽孢杆菌菌株。在一些实施方案中，感兴趣的芽孢杆菌 菌株是嗜碱性的。已知多种嗜碱芽孢杆菌菌株(参见例如美国专利5,217,878;和Aunstrup 等人，Proc IV IFS:Ferment.Technol .Today，299_305[1972])。在一些实施方案中，感兴趣 的芽孢杆菌菌株是工业芽孢杆菌菌株。工业芽孢杆菌菌株的示例包括但不限于地衣芽孢杆 菌、迟缓芽孢杆菌(B. 1 entus)、枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌。在另外的实施方案中，芽 孢杆菌宿主菌株选自迟缓芽孢杆菌、短芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌、凝结 芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、克劳氏芽孢杆菌和巨大芽孢杆 菌(B.megaterium)以及如上所述的芽孢杆菌属内的其它生物体。在特定实施方案中，使用 枯草芽孢杆菌。例如，美国专利5，264，366和4，760，025 (RE 34，606)描述了在本发明可使用 的各种芽孢杆菌宿主菌株，但其它适宜的菌株也预期可用于本发明。
[0128] 如本文所述的经基因改变的细胞的亲本株(例如亲本芽孢杆菌菌株)可为工业用 菌株，其包括非重组菌株、天然存在的菌株的突变变株、或重组菌株。在某些实施方案中，亲 本株为重组宿主菌株，其中已将编码感兴趣的多肽的多核苷酸引入宿主中。虽然编码感兴 趣的多肽的多核苷酸的引入可在亲本株中进行时，但该步骤还可在已经基因改变以提高多 肽产量(如本文详述）的菌株中进行。在一些实施方案中，宿主菌株为枯草芽孢杆菌宿主菌 株，例如重组枯草芽孢杆菌宿主菌株。
[0129] 已知多种枯草芽孢杆菌菌株可用于本发明的方面，包括但不限于1A6(ATCC 39085)、168( 1厶01)、5819、123、了885、8637、？81753至？81758、卩83360、贝642、1厶243(厶丁〇： 39,087)、ATCC 21332、ATCC 6051、MI113、DE100(ATCC 39,094)、GX4931、PBT 110和PEP 211 菌株（参见例如Hoch等人，Genetics ,73:215-228[ 1973];美国专利4,450,235;美国专利4， 302，544;和EP 0134048) lalva等人和其他人（参见Palva等人，Gene 19:81-87[ 1982];还 参见Fahnestock和Fischer，J.Bacteriol ·，165:796-804[ 1986];和Wang等人，Gene 69:39-47[1988])进一步描述了枯草芽孢杆菌作为表达宿主的用途。
[0130] 在某些实施方案中，产生芽孢杆菌菌株的工业用蛋白酶可用作亲本表达宿主。在 一些实施方案中，在本发明使用的这些菌株提供效率和蛋白酶产量的进一步增强。两种通 用类型的蛋白酶通常由芽孢杆菌属菌种分泌，即中性(或"金属蛋白酶"）和碱性(或"丝氨 酸"）蛋白酶。丝氨酸蛋白酶是催化肽键水解的酶，其中在活性位点存在必需的丝氨酸残基。 丝氨酸蛋白酶具有范围为25,000至30,000的分子量（参见Priest，Bacteriol. Rev. ,41: 711-753[1977])。枯草杆菌蛋白酶为用于本发明的丝氨酸蛋白酶。已鉴定并测序了各种各 样的枯草芽孢杆菌，例如枯草杆菌蛋白酶168、枯草杆菌蛋白酶BPN'、枯草菌溶素、枯草杆菌 蛋白酶DY、枯草杆菌蛋白酶147和枯草杆菌蛋白酶309(参见例如EP 414279 B;W0 89/ 06279;和Stahl等人，J.Bacteriol. ,159:811-818[ 1984])。在本发明的一些实施方案中，芽 孢杆菌宿主菌株产生突变(例如变体)蛋白酶。多个参考文献提供变体蛋白酶和基准的示例 (参见例如TO 99/20770;W0 99/20726;W0 99/20769;W0 89/06279;RE 34,606;美国专利4， 914,031;美国专利4,980，288;美国专利5,208,158;美国专利5,310,675;美国专利5,336， 611;美国专利5,399,283;美国专利5,441，882;美国专利5,482,849 ;美国专利5,631，217; 美国专利5,665,587;美国专利5,700,676;美国专利5,741，694 ;美国专利5,858,757;美国 专利5，880，080;美国专利6，197，567;和美国专利6，218，165)。
[0131] 此处应注意，本发明不限于作为感兴趣的蛋白质的蛋白酶。实际上，本公开涵盖各 种各样的感兴趣的蛋白质，期望该感兴趣的蛋白质在革兰氏阳性细胞中的表达提高（以下 详述）。
[0132] 在其它实施方案中，用于本发明的方面的菌株可在提供有益表型的其它基因中具 有另外的基因改变。例如，可采用在至少一个以下基因 degU、degS、degR和degQ中包含突变 或缺失的芽孢杆菌属菌种。在一些实施方案中，突变在degU基因中，例如degU(Hy)32突变。 (参见Msadek等人，J· Bacteriol ·，172:824_834[ 1990];和Olmos等人，Mol .Gen ·Genet ·， 253:562-567[1997])。因此，可用于本发明的方面的亲本/基因改变的革兰氏阳性菌株的一 个示例为携带degU32(Hy)突变的枯草芽孢杆菌细胞。在另一个实施方案中，芽孢杆菌宿主 可包含scoC4(参见Caldwell等人，J.Bacteriol. ,183 : 7329-7340[2001]) ;spoIIE(参见 Arigoni等人，Mol .Microbiol ·，31:1407-1415[ 1999]) ;oppA或opp操纵子的其它基因（参见 Perego等人，Mol .Microbiol ·，5:173_185[1991])的突变或缺失。实际上，预期opp操纵子中 的任何突变(导致与oppA基因中的突变相同的表型）可用于本发明的改变的芽孢杆菌菌株 的一些实施方案中。在一些实施方案中，这些突变可单独发生，而在其它实施方案中，存在 突变的组合。在一些实施方案中，本发明的改变的芽孢杆菌获自亲本芽孢杆菌宿主菌株，该 菌株已包含一个或多个以上所提及基因的突变。在另选实施方案中，使本发明的先前经基 因改变的芽孢杆菌进一步工程化以包含一个或多个以上提及基因的突变。
[0133] 在某些实施方案中，在经基因改变的革兰氏阳性细胞中，ykf操纵子编码的一个或 多个蛋白质的活性降低至在基本相同培养条件下培养的野生型和/或亲本细胞中的活性水 平的约3%，包括约4%、约5%、约6%、约7%、约8%、约9%、约10%、约11 %、约12%、约 13%、约14%、约 15%、约 16%、约17%、约18%、约19%、约 20%、约 21 %、约 22%、约 23%、约 24%、约 25%、约 26%、约 27%、约28%、约 29%、约30%、约 35%、约40%、约45%、约 50%、约 55%、约60%、约65%、约70%、约75%、或约80%。因此，ykf操纵子中一个或多个基因的表 达减少的范围可为约3 %至约80 %、约4%至约75%、约5%至约70 %、约6 %至约65 %、约7 % 至约60%、约8%至约50%、约9%至约45%、约10%至约40%、约11 %至约35%、约12%至约 30%、约13%至约25%、约14%至约20%等。可以考虑如上所述范围内的表达的任何子范 围。
[0134] 在某些实施方案中，在经基因改变的革兰氏阳性细胞中，ykf操纵子编码的一个或 多个蛋白质的活性提高至在基本相同培养条件下培养的野生型和/或亲本细胞中的活性水 平的约3%，包括约4%、约5%、约6%、约7%、约8%、约9%、约10%、约11 %、约12%、约 13%、约14%、约 15%、约 16%、约17%、约18%、约19%、约 20%、约 21 %、约 22%、约 23%、约 24%、约 25%、约 26%、约 27%、约28%、约 29%、约30%、约 35%、约40%、约45%、约 50%、约 55%、约60%、约65%、约70%、约75%、或约80%。因此，ykf操纵子中一个或多个基因的表 达减少的范围可为约3 %至约80 %、约4%至约75%、约5%至约70 %、约6 %至约65 %、约7 % 至约60%、约8%至约50%、约9%至约45%、约10%至约40%、约11 %至约35%、约12%至约 30%、约13%至约25%、约14%至约20%等。可以考虑如上所述范围内的表达的任何子范 围。
[0135] 在某些实施方案中，与在基本相同的培养条件下生长的相应未改变的革兰氏阳性 细菌细胞中的这些蛋白质活性相比，改变的革兰氏阳性细菌细胞具有改变的YkfA蛋白质、 和/或Ykf B蛋白质、和/或Ykf C蛋白质、和/或Ykf D蛋白质、或它们的任何组合的活性。
[0136] 在一个实施方案中，突变的基因属于肽酶S66超家族。在某些实施方案中，突变的 基因是属于肽酶S66超家族的羧肽酶。在某些实施方案中，突变的羧肽酶与由ykf操纵子编 码的基因至少60%同源。在某些实施方案中，突变的羧肽酶与由ykfA(示于SEQ ID NO: 1)编 码的基因至少60 %同源。
[0137] 在某些实施方案中，基因改变在ykf操纵子的ykfA基因中。在亲本革兰氏阳性细胞 中的ykfA基因（即如本文所述，在被基因改变之前)为与SEQ ID NO: 1有至少60%同一性，包 括与SEQ ID NO: 1有至少约65%、至少约70%、至少约75%、至少约80%、至少约85%、至少 约90 %、至少约91 %、至少约92%、至少约93%、至少约94%、至少约95 %、至少约96%、至少 约97%、至少约98%、至少约99%或100%同一性的基因。在某些实施方案中，基因改变导致 与SEQ ID N0:2的第252或253位氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。在某些实施方案中，基 因改变导致与SEQ ID N0: 2的第252和253位氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。在某些实 施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0:2的第252位氨基酸对应的位置处的氨基酸由P变为L (如示于SEQ ID N0:4)。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0:2的第253位氨基酸 对应的位置处的氨基酸由V变为L(如示于SEQ ID N0:4)。在某些实施方案中，基因改变导致 与SEQ ID N0: 2的第252位氨基酸对应的氨基酸位置处P变为L以及与SEQ ID N0:2的第253 位氨基酸对应的氨基酸位置处V变为L(如示于SEQ ID N0:4)。
[0138] 如所指出的那样，许多不同蛋白质可在革兰氏阳性细胞中用作感兴趣的蛋白质 (即其表达在经基因改变的细胞中提高的蛋白质）。感兴趣的蛋白质可为同源蛋白质或异源 蛋白质并且可为野生型蛋白质或天然或重组变体。在某些实施方案中，感兴趣的蛋白质是 酶，其中在某些例子中，该酶选自蛋白酶、纤维素酶、支链淀粉酶、淀粉酶、糖酶、脂肪酶、异 构酶、转移酶、激酶和磷酸酶。在某些实施方案中，感兴趣的蛋白质是蛋白酶，其中蛋白酶可 为枯草杆菌蛋白酶，例如，该枯草杆菌蛋白酶选自：枯草杆菌蛋白酶168、枯草杆菌蛋白酶 BPN'、枯草菌溶素、枯草杆菌蛋白酶DY、枯草杆菌蛋白酶147、枯草杆菌蛋白酶309、以及它们 的变体。在某些实施方案中，感兴趣的蛋白质是荧光蛋白，例如绿荧光蛋白（GFP)。
[0139] 在某些实施方案中，该方法还包括回收该感兴趣的蛋白质。因为感兴趣的蛋白质 在经基因改变的革兰氏阳性细胞(相较于野生型或亲本细胞）中的表达/产量的水平提高， 所以与在基本相同的培养条件下（并在相同规模下）培养的相应野生型和/或亲本细胞相 比，回收的感兴趣的蛋白质的量提高。存在本领域的普通技术人员已知的各种测定法来检 测和测定细胞内和细胞外表达的多肽的表达水平/产量。此类测定法由本发明的用户决定 并可取决于感兴趣的蛋白质的同一性和/或活性(例如酶活性）。例如，对于蛋白酶，存在基 于从酪蛋白或血红蛋白释放的酸溶性肽而在280nm处测为吸光度或通过比色使用Fol in方 法的测定法（参见例如Bergmeyer等人，"Methods of Enzymatic Analysis"第5卷， Peptidases,Proteinases and their Inhibitors,Verlag Chemie,ffeinheim[1984])〇其 它测定法涉及生色底物的增溶（参见例如Ward , "Proteinases in Fogarty (编辑）·， Microbial Enzymes and Biotechnology.Applied Science，London，[1983]，第251-317 页）。测定法的其它示例包括琥珀酰-Ala-Ala-Pro-Phe-对硝基酰苯胺测定法(SAAPFpNA)和 2，4，6-三硝基苯磺酸钠盐测定法(TNBS测定法）。本领域技术人员已知的多个其它参考文献 提供适当的方法（参见例如Wei Is等人，Nucleic Acids Res. 11:7911-7925 [1983]; Christianson等人，Anal · Biochem.，223 :119-129[ 1994];和Hsia等人，Anal Biochem.， 242:221-227[1999])〇
[0140] 也如以上所指出的那样，用于测定感兴趣的蛋白质在宿主细胞中的分泌水平并检 测表达的蛋白质的方法包括使用采用对感兴趣的蛋白质特异的多克隆或单克隆抗体的免 疫测定法。示例包括酶联免疫吸附测定法(ELISA)、放射免疫测定法(RIA)、荧光免疫测定法 (FIA)和荧光激活细胞分选(FACS)。然而，其它方法对于本领域技术人员是已知的并可用于 评估感兴趣的蛋白质（参见例如Hampton等人,Serological Methods , A Laboratory Manual, APS Press，St .Paul，MN[ 1990];和 Maddox 等人，J .Exp .Med ·，158:1211 [ 1983])。如 在本领域中已知，用本发明产生的改变的芽孢杆菌细胞在适用于在表达并从细胞培养物回 收感兴趣的多肽的条件下维持和生长（参见例如Hardwood和Cutting (编辑)Molecular Biological Methods for Bacillus, John Wiley&Sons[1990])。还应注意，如本文所述的 经基因改变的细胞可表达多于一种感兴趣的蛋白质，包括两种或更多种、三种或更多种、四 种或更多种、五种或更多种、六种或更多种、七种或更多种、八种或更多种、九种或更多种、 十种或更多种等。在一些实施方案中，期望细菌分泌蛋白质组中的蛋白质表达提高，其包括 由细胞分泌的多种不同蛋白质。
[0141] 本发明的方面包括一种用于获取具有改善的蛋白质产生能力的改变的革兰氏阳 性细菌细胞的方法。一般来讲，该方法包括对亲本革兰氏阳性细胞进行基因改变以产生经 基因改变的菌株，其中ykf操纵子编码的一个或多个蛋白质的活性改变(如上定义）。
[0142] 在某些实施方案中，该方法包括将多核苷酸序列引入亲本革兰氏阳性细菌细胞 中，在整合进染色体或作为附加体遗传因子维持时，产生经基因改变的革兰氏阳性细胞，其 中ykf操纵子编码的一个或多个蛋白质的活性改变。
[0143] 已知转化芽孢杆菌菌种的各种方法，从而采用多核苷酸载体(例如质粒构建体)改 变芽孢杆菌的染色体或维持芽孢杆菌中的附加体遗传因子，这是公知的。用于将多核苷酸 序列引入到芽孢杆菌细胞中的适宜方法见于例如Ferrari等人，"Genetics，" in Harwood等 人（编辑），Bacillus，Plenum Publishing Corp. [1989]，第57-72页；还可参见Saunders等 人，J.Bacteriol.，157:718-726[1984] ;Hoch等人，J.Bacteriol.，93:1925-1937[1967]; Mann等人，Current Microbiol ·，13:131-135[ 1986];和Holubova，Folia Microbiol ·，30: 97[ 1985];对于枯草芽抱杆菌，Chang等人，Mol .Gen.Genet · ,168:11_115[1979];对于巨大 芽抱杆菌，Vorobjeva等人，FEMS Microbiol .Lett.，7:261_263[1980];对于解淀粉芽抱杆 菌，Smith等人，Appl ·Εην·Microbiol · ,51:634(1986);对于苏云金芽抱杆菌，Fisher等人， Arch.Microbiol. , 139:213-217[1981];并且对于球形芽抱杆菌（Β· sphaericus)， McDonald，J.Gen.Microbiol. ,130:203[ 1984]。实际上，诸如转化(包括原生质体转化和中 板集合、转导和原生质体融合)之类的方法是已知的并且适用于本发明。转化的方法具体地 而言是将本发明提供的DNA构建体引入到宿主细胞中。
[0144] 此外，DNA构建体向宿主细胞的引入包括本领域已知的物理和化学方法来将DNA引 入到宿主细胞中而无需将靶向DNA构建体插入到质粒或载体中。此类方法包括但不限于氯 化钙沉淀、电穿孔、裸DNA、脂质体等。在另外的实施方案中，DNA构建体可与质粒共转化，而 无需插入质粒中。
[0145] 在其中可选标记基因用于选择稳定的转化体的一些实施方案中，可期望使用任何 常规方法从经基因改变的革兰氏阳性菌株中除去选择性标记，其中许多方法在本领域中是 已知的（参见Stahl等人，J.Bacteriol ·，158:411-418[1984];和Palmeros等人，Gene 247: 255-264[2000])。
[0146] 在一些实施方案中，将两个或更多个DNA构建体（即各自设计用于基因改变宿主细 胞的DNA构建体）引入到亲本革兰氏阳性细胞中，从而导致将两个或更多个基因改变引入细 胞中，例如在两个或更多个染色体区域的改变。在一些实施方案中，这些区域是连续的（例 如在ykf操纵子内或在ykf操纵子和相邻基因或操纵子内的两个区域），而在其它实施方案 中，区域是分开的。在一些实施方案中，一个或多个基因改变通过添加附加体遗传因子实 现。
[0147] 在一些实施方案中，用一个或多个根据本发明的DNA构建体转化宿主细胞以产生 改变的芽孢杆菌菌株，其中两个或更多个基因在宿主细胞中已失活。在一些实施方案中，宿 主细胞染色体中缺失两个或更多个基因。在另选的实施方案中，通过插入DNA构建体而使两 个或更多个基因失活。在一些实施方案中，失活基因是连续的（无论是通过缺失和/或插入 而失活），而在其它实施方案中，它们不是连续的基因。
[0148] 一旦产生经基因改变的宿主细胞，就可在使得感兴趣的蛋白质表达的条件下对其 进行培养，而在某些实施方案中，对感兴趣的蛋白质进行回收。
[0149] 本发明的方面包括改变的革兰氏阳性细菌细胞，其中与在基本相同的培养条件下 生长的相应未改变的革兰氏阳性细菌细胞相比，改变的革兰氏阳性细菌细胞包含至少一个 基因改变，所述基因改变使ykf操纵子所编码的一个或多个蛋白质的活性改变。在一些实施 方案中，经基因改变的革兰氏阳性细胞如上文所述产生。进一步由上可见，改变的革兰氏阳 性细菌细胞可为芽孢杆菌属菌种的菌株，例如地衣芽孢杆菌、迟缓芽孢杆菌、枯草芽孢杆 菌、解淀粉芽孢杆菌、短芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、环状 芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、灿烂芽孢杆菌、克劳氏芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌或苏云金芽孢杆 菌菌株。在某些实施方案中，芽孢杆菌属菌种的菌株为枯草芽孢杆菌菌株。在一些方面，改 变的革兰氏阳性细菌细胞还包含改善细胞表型的附加突变，例如在选自d egU、degQ、degS、 SC〇C4、sp〇IIE和oppA的基因中的突变。在某些实施方案中，突变为degU(Hy)32。
[0150] 在一些实施方案中，本发明包括包含引入序列的DNA构建体，该引入序列在稳定掺 入宿主细胞时会使细胞发生基因改变，使得ykf操纵子所编码的一个或多个蛋白质的活性 改变(如以下所详述）。在一些实施方案中，DNA构建体在体外组装，之后将构建体直接克隆 到感受态革兰氏阳性(例如芽孢杆菌)宿主中，使得DNA构建体整合进宿主细胞染色体中。例 如，PCR融合和/或连接可用于在体外组装DNA构建体。在一些实施方案中，DNA构建体为非质 粒构建体，而在其它实施方案中，将其掺入载体(例如质粒）中。在一些实施方案中，使用环 状质粒。在一些实施方案中，环状质粒设计成使用适当的限制性酶（即不破坏DNA构建体的 限制性酶）。因此，线性质粒可用于本发明。然而，其它方法适用于本发明，如本领域技术人 员所知的（参见例如，Perego，"Integrational Vectors for Genetic Manipulation in Bacillus subtilis，'' in(Sonenshein等人（编辑），Bacillussubtilis and Other Gram-Positive Bacteria,American Society for Microbiology Washington,DC[1993])〇
[0151] 在某些实施方案中，DNA靶向载体的引入序列包括包含来源于ykfA基因的变体序 列的多核苷酸。在这些实施方案的一些中，变体序列的长度为至少约15个核苷酸，与全部或 部分SEQ ID NO: 1有至少60%同一性，并且在ykfA基因的核苷酸位置具有至少一个突变，从 而当突变存在于革兰氏阳性细菌细胞的内源性ykfA基因中时导致ykf操纵子编码的蛋白质 的活性改变。变体序列可为至少约20个核苷酸、约30个核苷酸、约40个核苷酸、约50个核苷 酸、约60个核苷酸、约80个核苷酸、约90个核苷酸、约100个核苷酸、约200个核苷酸、约300个 核苷酸、约400个核苷酸、约500个核苷酸、约600个核苷酸、约700个核苷酸、约800个核苷酸、 约900个核苷酸、约1000个核苷酸、约1100个核苷酸、约1200个核苷酸、约1300个核苷酸、约 1400个或更多个核苷酸。如以上进一步指出，变体序列可与SEQ ID NO: 1有至少60%同一 性，包括与SEQ ID NO: 1有至少约65%、至少约70%、至少约75%、至少约80%、至少约85%、 至少约90%、至少约91 %、至少约92%、至少约93%、至少约94%、至少约95%、至少约96%、 至少约97%、至少约98%或至少约99%同一性。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID NO: 2的第252或253位氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。在某些实施方案中，基因改变导 致与SEQ ID N0:2的第252和253位氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。在某些实施方案中， 基因改变导致与SEQ ID N0: 2的第252位氨基酸对应的位置处的氨基酸由P变为L(如示于 SEQ ID N0:4)。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0:2的第253位氨基酸对应的 位置处的氨基酸由V变为L(如示于SEQ ID N0:4)。在某些实施方案中，基因改变导致与SEQ ID N0:2的第252位氨基酸对应的氨基酸位置处P变为L以及与SEQ ID N0: 2的第253位氨基 酸对应的氨基酸位置处V变为L(如示于SEQ ID N0:4)。
[0152] 本发明的方面包括包含如上所述的多核苷酸序列的载体。在某些实施方案中，载 体是靶向载体，所述靶向载体被设计成在转化到革兰氏阳性细菌细胞中时通过同源重组将 多核苷酸序列中的至少一个突变引入到革兰氏阳性细菌细胞的ykf操纵子中的对应位置。 在一些实施方案中，引入序列/载体包含选择性标记。在一些实施方案中，选择性标记位于 两个ΙοχΡ位点之间（参见Kuhn和Torres，Meth.Mol .Biol ·，180:175-204[2002])，并且然后 抗微生物基因通过Cre蛋白质的作用而缺失。
[0153] 本发明的方面包括一种用于增强革兰氏阳性细菌细胞中感兴趣的蛋白质的表达 的方法，该方法包括用以上所述DNA构建体或载体(即包含引入序列的DNA构建体或载体，该 引入序列在稳定掺入宿主细胞时会使细胞发生基因改变，使得ykf操纵子所编码的一个或 多个蛋白质的活性改变，例如在如上所述ykf A基因中包含突变的DNA构建体或载体)转化亲 本革兰氏阳性细菌细胞，从而允许载体和亲本革兰氏阳性细菌细胞的ykf操纵子中的相应 区域发生同源重组以产生改变的革兰氏阳性细菌细胞;并使改变的革兰氏阳性细菌细胞在 适于表达感兴趣的蛋白质的条件下生长，其中与在转化步骤之前的革兰氏阳性细菌细胞相 比，在改变的革兰氏阳性细菌细胞中产生的感兴趣的蛋白质提高。可用于本发明的该方面 的革兰氏阳性菌株、突变及其它特征的示例如上所详述。
[0154] 无论DNA构建体掺入载体中或在不存在质粒DNA的情况下使用，其均用于转化微生 物。预期用于转化的任何适宜方法可用于本发明。在一些实施方案中，将DNA构建体的至少 一个拷贝整合进宿主芽孢杆菌染色体中。在一些实施方案中，使用本发明的一个或多个DNA 构建体来转化宿主细胞。
[0155] 本领域技术人员参照以下实施例，可以更充分理解实现本发明的方式和方法，这 些实施例并非意在以任何方式限制本发明或其权利要求书指定的范围。
[0156]
[0157] 提供下面的实施例，从而证明和进一步阐述本发明的某些实施方案和方面，但不 应该理解为限制其范围。
[0158] 在随后的实验公开中，应用以下缩写中的某些：°°C(摄氏度）；rpm(转/分钟）；yg (微克）;mg(毫克）；μ1(微升）;ml(毫升）;mM(毫摩尔）;μΜ(微摩尔）；sec(秒）;min(s)(分钟）； hr(s)(小时）；0D28Q(280nm处光密度）；0D6(x)(600nm处光密度）；PCR(聚合酶链反应）；RT-PCR (逆转录PCR) ;SDS(十二烷基硫酸钠）。
[0159] 实施例1
[Ο·] ykf A基因的突变对芽孢杆菌菌种中蛋白质表达的影响
[0161] 枯草芽孢杆菌的ykfA基因是参与肽聚糖的循环利用的ykf操纵子（图1)的第一编 码序列。YfkA是切割L-和D-氨基酸之间酰胺键的LD-羧肽酶，其天然存在于细菌肽聚糖中。
[0162] 已鉴定出三种单核苷酸多态性，其导致芽孢杆菌菌株的ykfA基因的两种非同义突 变(P252L和V253L)。使用Janes和Stibitz( Infection and Immunity，74(3): 1949，2006)所 述的方法将}^1^4突变引入适宜的芽孢杆菌菌株0515-14(31115^::1711^1714(3〇1111(-61'111〇，八 ορρΑ, Δ spoIIE, Δ aprE, Δ nprE，degUHy32，Δ scoC)中。
[0163] 为了测试ykfA突变对FNA蛋白酶(包含Y217L取代的枯草杆菌蛋白酶BPN'）表达的 影响，将PaprE-FNA catR构建体引入CB15-14和CB15-14ykfA突变株的aprE基因座中，并在 含有25μg/ml氯霉素的Luria琼脂平板上对构建体进行扩增。使ykfA突变的菌株和野生型菌 株在5mL的Luria肉汤培养基(Luria broth medium)中生长过夜。在250rpm下用lml的预培 养物在Thompson烧瓶中接种25ml的2XNB(2X营养肉汤，1XSNB盐，如在W02010/14483中有所 描述），以测试蛋白酶表达。使用SpectraMax分光光度计(Molecular Devices，Downington, PA，USA)以每小时间隔在600nm处测定稀释20X的整个液体培养基的细胞密度。使600nm处的 吸光度作为时间的函数进行作图，并且结果示于图2Α<^1^Α突变的存在导致2XSNB培养基中 细胞的生长更高。
[0164] 用N-suc-AAPF-pNA底物（得自Sigma Chemical Co.)来监测蛋白酶表达，如在W0 2010/144283中有所描述。简而言之，整个液体培养基用测定缓冲液（100mM Tris，0.005% Tween 80，pH 8.6)稀释40X，并使10μ1的经稀释样品排列在微量滴定板中。对AAPF原液进行 稀释并将测定缓冲液（用DMS0将100mg/ml AAPF原液稀释100X)和190μ1的该溶液添加至微 量滴定板中，并使用SpectraMax分光光度计(Molecular Devices，Downington，PA,USA)在 405nm处测定溶液的吸光度。使405nm处的吸光度作为时间的函数进行作图，并且结果示于 图2B。FNA的产量在较后的时间点(8小时)提高，这是由于ykf A突变。
[0165] 实施例2
[0166] ykfA突变对芽孢杆菌菌种中绿荧光蛋白表达的影响
[0167]为了测试ykfA突变对其它蛋白质表达的影响，将PaprE-GFP catR构建体引入 CB15-14和CB15-14ykfA突变株的aprE基因座中，并在含有5μg/ml氯霉素的Luria琼脂平板 上选择转化体。使ykfA突变的菌株和野生型菌株在5mL的Luria肉汤中生长过夜。在37°C和 250rpm下用lml的预培养物在摇瓶中接种25ml的2XNB培养基(2X营养肉汤，IX SNB盐），以测 试绿色焚光蛋白（GFP)的表达。使用SpectraMax分光光度计（Molecular Devices， Downington，PA，USA)以每小时间隔在600nm处测定稀释20X的整个液体培养基的细胞密度。 使600nm处的吸光度作为时间的函数进行作图，并且结果示于图3A。在进入稳定期（在2XNB 中生长的4至6小时之间）时，ykfA突变株的细胞生长的下降相较于对照菌株有延缓，这表明 改善的细胞生存力归因于ykfA突变。
[0168] 为了测定GFP表达，将100μΙ的培养物转移至96孔微量滴定板并在荧光读板机(采 用485nm的激发波长，508nm的发射波长，具有495nm发射截止滤波器）中测定GFP表达。使 485/508nm处的相对荧光单位(RFU)作为时间的函数进行作图，并且结果示于图3BXFP的产 量从生长6小时提高，这是由于ykfA突变。
[0169] 实施例3
[0170] ykfA突变对芽孢杆菌菌种中β-D-葡糖苷酶表达的影响
[0171] 为了测试ykfA突变对β-D-葡糖苷酶表达的影响，将PaprE-BglC catR构建体引入 CB15-14和CB15-14ykfA突变株的aprE基因座中，并在含有5μg/ml氯霉素的Luria琼脂平板 上选择转化体。使ykfA突变的菌株和野生型菌株在5mL的Luria肉汤中生长过夜。在37°C和 250rpm下用lml的预培养物在摇瓶中接种25ml的2XNB培养基(2X营养肉汤，IX SNB盐），以测 试分泌的β-D-葡糖苷酶的表达。使用SpectraMax分光光度计（Molecular Devices， Downington，PA，USA)以每小时间隔在600nm处测定稀释20X的整个液体培养基的细胞密度。 使600nm处的吸光度作为时间的函数进行作图，并且结果示于图4A。包含ykfA突变的细胞具 有更高的细胞生长，这表明由于存在ykfA突变而使细胞生存力改善。
[0172] 使用4-硝基苯基-β-D-纤维二糖底物(Sigma Chemicals, St .Louis，M0, USA, Cat·# N57590)来监测β-D-葡糖苷酶表达。将底物溶解于lml的DMS0中以制成lOOmg/ml的原液。通 过用l〇ml的测定缓冲液（100mM Tris，0.005%Tween 80，pH 8.6)稀释35μ1的原液来制备底 物工作溶液。将40微升的各培养物转移至96孔微量滴定板中并向各个孔添加180μ1的底物 工作溶液。在室温下将微量滴定板温育5小时，并且在温育期结束时，用SpectraMax分光光 度计(]\1〇16〇111&1〇6￥；[06 8,00￥11；[1^1:011，？4，1]34)在405111]1处测定溶液的吸光度。使405111]1处 的吸光度作为时间的函数进行作图，并且结果示于图4B』glC的产量在所有时间点提高，这 是由于存在ykfA突变。
[0173]根据上述数据，显而易见的是，当在相同或基本相同的培养条件下培养时，革兰氏 阳性细菌细胞（即相较于亲本细胞）中ykf操纵子(例如ykfA基因）所编码的蛋白质的活性的 改变导致感兴趣的蛋白质的表达相较于亲本细胞而言提高。
[0174] 虽然出于清楚地理解的目的通过说明和实施例对前述组合物和方法进行了相当 详细的描述，但根据本文的教导，对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是，在不脱离 所附权利要求书的精神或范围的情况下，可以对前述组合物和方法进行某些改变和修改。
[0175] 因此，以上仅仅示例了本发明组合物和方法的原理。应当理解，本领域技术人员能 够设计出各种布置，尽管这些布置在本文中未明确说明或示出，但它们仍体现了本发明组 合物和方法的原理并且包括在其精神和范围内。此外，本文引用的所有实施例和条件语言 原则上旨在辅助读者理解本发明的组合物和方法的原理及
【发明人】为改进现有技术所贡献 的概念，并且应当理解为不局限于这些具体引用的实施例和条件。此外，本文阐述的本发明 的组合物和方法的原理、方面和实施方案以及其具体实施例的所有表述旨在涵盖其结构和 功能的等同物。此外，希望此类等同物包括当前已知的等同物以及未来开发的等同物，即所 开发的任何执行相同功能的要素，无论结构如何。因此本发明的组合物和方法的范围并非 旨在限于本文所示和所述的实施方案。
[0176] )ψβ]
[0177] SEQ ID Ν0:1 -ykfA野生型核苷酸序列
[0178] atgaaaggagtgttttcgttgaattacaagccgaaagcgttgaacaagggtgatacagtcggagtgatcgcgcccgc aagtccgccggatccaaaaaagcttgacaccgcgcttttatttttagaagagctcggtcttcaggtgaagttgggca aggcgctgaaaaaccagcacggctatttagcgggacaggatgatgagcggctggcggatctccatgagatgttcaga gacgatgaggtaaaagcagtgttgtgcgcatgcgggggttttgggacaggacgtatcgccgcgggcattgatttcag cttgatccgcaaacaccctaaaatcttttggggatacagcgatattacgtttttacatactgccattcatcaaaaca caggtcttgtcactttccatggcccgatgctcagcacggatattggccttgacgacgttcacccgctgacaaaagcg tcatataagcagctcttccaggagacggaattcacctatacagaagagctttctccgctgaccgagcttgttcctgg aaaagcggaaggcgagcttgtcgggggaaatctgtctttgctgacgtctacactgggcacgccatttgaaattgata cgagaggaaagcttctgtttattgaagatattgacgaggagccttatcaaatcgaccggatgctgaatcagctgaaa atgggggggaagctgacggacgcggcgggaattctagtttgtgattttcacaattgtgtcccggtgaagcgagagaa gtctctctcgcttgagcaggtgctggaagactatattatttctgcgggcaggcctgctctgagaggatttaaaatcg gccactgctcgccaagtattgccgttccgatcggtgcgaaagctgctatgaatacagcagaaaaaacagccgtaata gaggcgggcgtttcagaaggggcgctgaagacatga
[0179] SEQ ID NO:2-YkfA野生型蛋白质序列
[0180] MKGVFSLNYKPKALNKGDTVGVIAPASPPDPKKLDTALLFLEELGLQVKLGKALKNQHGYLAGQDDERL ADLHEMFRDDEVKAVLCACGGFGTGRIAAGIDFSLIRKHPKIFWGYSDITFLHTAIHQNTGLVTFHGPMLSTDIGLD DVHPLTKASYKQLFQETEFTYTEELSPLTELVPGKAEGELVGGNLSLLTSTLGTPFEIDTRGKLLFIEDIDEEPYQI DRMLNQLKMGGKLTDAAGILVCDFHNCVPVKREKSLSLEQVLEDYIISAGRPALRGFKIGHCSPSIAVPIGAKAAMN TAEKTAVIEAGVSEGALKT
[0181] SEQ ID NO :3-ykfA突变核苷酸序列
[0182] atgaaaggagtgttttcgttgaattacaagccgaaagcgttgaacaagggtgatacagtcggagtgatcgcgcccgc aagtccgccggatccaaaaaagcttgacaccgcgcttttatttttagaagagctcggtcttcaggtgaagttgggca aggcgctgaaaaaccagcacggctatttagcgggacaggatgatgagcggctggcggatctccatgagatgttcaga gacgatgaggtaaaagcagtgttgtgcgcatgcgggggttttgggacaggacgtatcgccgcgggcattgatttcag cttgatccgcaaacaccctaaaatcttttggggatacagcgatattacgtttttacatactgccattcatcaaaaca caggtcttgtcactttccatggcccgatgctcagcacggatattggccttgacgacgttcacccgctgacaaaagcg tcatataagcagctcttccaggagacggaattcacctatacagaagagctttctccgctgaccgagcttgttcctgg aaaagcggaaggcgagcttgtcgggggaaatctgtctttgctgacgtctacactgggcacgccatttgaaattgata cgagaggaaagcttctgtttattgaagatattgacgaggagccttatcaaatcgaccggatgctgaatcagctgaaa atgggggggaagctgacggacgcggcgggaattctagtttgtgattttcacaattgtgtcctgctcaagcgagagaa gtctctctcgcttgagcaggtgctggaagactatattatttctgcgggcaggcctgctctgagaggatttaaaatcg gccactgctcgccaagtattgccgttccgatcggtgcgaaagctgctatgaatacagcagaaaaaacagccgtaata gaggcgggcgtttcagaaggggcgctgaagacatga
[0183] SEQ ID N0:4:YkfA突变蛋白质序列（具有P252L和V253L改变)
[0184] MKGVFSLNYKPKALNKGDTVGVIAPASPPDPKKLDTALLFLEELGLQVKLGKALKNQHGYLAGQDDERL ADLHEMFRDDEVKAVLCACGGFGTGRIAAGIDFSLIRKHPKIFWGYSDITFLHTAIHQNTGLVTFHGPMLSTDIGLD DVHPLTKASYKQLFQETEFTYTEELSPLTELVPGKAEGELVGGNLSLLTSTLGTPFEIDTRGKLLFIEDIDEEPYQI DRMLNQLKMGGKLTDAAGILVCDFHNCVLLKREKSLSLEQVLEDYIISAGRPALRGFKIGHCSPSIAVPIGAKAAMN TAEKTAVIEAGVSEGALKT
[0185] SEQ ID N0:5:FNA蛋白质序列（具有原结构域)
[0186] AQSVPYGVSQIKAPALHSQGYTGSNVKVAVIDSGI DSSHPDLKVAGGASMVPSETNPFQDNNSHGTHVAGTVAA LNNSIGVLGVAPSASLYAVKVLGADGSGQYSWIINGIEW AIANNMDVINMSLGGPSGSAALKAAVDKAVASGVVVVAA AGNEGTSGSSSTVGYPGKYPSVIAVGAVDSSNQRASFSS VGPELDVMAPGVSIQSTLPGNKYGALNGTSMASPHVAGA AALILSKHPNWTNTQVRSSLENTTTKLGDSFYYGKGLIN V Q A A A Q
[0187] SEQ ID NO:6:GFP蛋白质序列
[0188] VNRNVLKNTGLKEIMSAKASVEGIVNNHVFSMEGF GKGNVLFGNQLMQIRVTKGGPLPFAFDIVSIAFQYGNRT FTKYPDDIADYFVQSFPAGFFYERNLRFEDGAIVDIRSD ISLEDDKFHYKVEYRGNGFPSNGPVMQKAILGMEPSFEV VYMNSGVLVGEVDLVYKLESGNYYSCHMKTFYRSKGGVK EFPEYHFIHHRLEKTYVEEGSFVEQHETAIAQLTTIGKP LGSLHEWV
[0189] SEQ ID N0:7:BglC蛋白质序列
[0190] AAGTKTPVAKNGQLSIKGTQLVNRDGKAVQLKGIS SHGLQWYGEYVNKDSLKWLRDDWGITVFRAAMYTADGGY IDNPSVKNKVKEAVEAAKELGIYVIIDWHILNDGNPNQN KEKAKEFFKEMSSLYGNTPNVIYEIANEPNGDVNWKRDI KPYAEEVISVIRKNDPDNIIIVGTGTWSQDVNDAADDQL KDANVMYALHFYAGTHGQFLRDKANYALSKGAPIFVTEff GTSDASGNGGVFLDQSREWLKYLDSKTISffVNWNLSDKQ ESSSALKPGASKTGGWRLSDLSASGTFVRENILGTKDST KDIPETPSKDKPTQENGISVQYRAGDGSMNSNQIRPQLQ IKNNGNTTVDLKDVTARYWYKAKNKGQNFDCDYAQIGCG NVTHKFVTLHKPKQGADTYLELGFKNGTLAPGASTGNIQ LRLHNDDWSNYAQSGDYSFFKSNTFKTTKKITLYDQGKL I ff G T E P N
【主权项】
1. 一种用于使来自革兰氏阳性细菌细胞的感兴趣的蛋白质的表达提高的方法，所述方 法包括： a) 获取能够产生感兴趣的蛋白质的改变的革兰氏阳性细菌细胞，其中所述改变的革兰 氏阳性细菌细胞包含至少一个改变ykf操纵子所编码的一个或多个蛋白质的活性的基因改 变；以及 b) 在使得所述改变的革兰氏阳性细菌细胞表达所述感兴趣的蛋白质的条件下培养所 述改变的革兰氏阳性细菌细胞，其中与在基本相同的培养条件下生长的相应未改变的革兰 氏阳性细菌细胞中所述感兴趣的蛋白质的表达相比，所述感兴趣的蛋白质在所述改变的革 兰氏阳性细菌细胞中的表达提高。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述改变的革兰氏阳性细菌细胞是芽孢杆菌属菌 种(Bacillus sp.)的菌株。3. 根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中与在基本相同的培养条件下生长的相 应未改变的革兰氏阳性细菌细胞中YkfA蛋白质活性相比，所述改变的革兰氏阳性细菌细胞 具有改变的Ykf A蛋白质活性。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中与在基本相同的培养条件下生长的相 应未改变的革兰氏阳性细菌细胞中YkfA蛋白质活性相比，所述改变的革兰氏阳性细菌细胞 具有降低的YkfA蛋白质活性。5. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中与在基本相同的培养条件下生长的相 应未改变的革兰氏阳性细菌细胞中YkfA蛋白质活性相比，所述改变的革兰氏阳性细菌细胞 具有提尚的Ykf A蛋白质活性。6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述突变在所述ykf操纵子的ykfA基 因中。7. 根据权利要求6所述的方法，其中所述ykfA基因与SEQ ID NO: 1有至少60%同一性。8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述基因改变导致与SEQ ID N0:2的第252或253位 氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。9. 根据权利要求7中任一项所述的方法，其中所述基因改变导致与SEQ ID NO: 2的第 252和253位氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。10. 根据权利要求7所述的方法，其中所述基因改变导致与SEQ ID N0:2的第252位氨基 酸对应的位置处的氨基酸由P变为L。11. 根据权利要求7所述的方法，其中所述基因改变导致与SEQ ID N0:2的第253位氨基 酸对应的位置处的氨基酸由V变为L。12. 根据权利要求7所述的方法，其中所述基因改变导致与SEQ ID N0:2的第252位氨基 酸对应的氨基酸位置处P变为L以及与SEQ ID NO:2的第253位氨基酸对应的氨基酸位置处V 变为ΙΟ. 根据权利要求 1 至 12 中任一项所述的方法，其中所述感兴趣的蛋白质是酶。14. 根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述感兴趣的蛋白质是蛋白酶。15. 根据权利要求1至14中任一项所述的方法，所述方法还包括回收所述感兴趣的蛋白 质。16. -种改变的革兰氏阳性细菌细胞，其中与在基本相同的培养条件下生长的相应未 改变的革兰氏阳性细菌细胞相比，所述改变的革兰氏阳性细菌细胞包含至少一个改变ykf 操纵子所编码的一个或多个蛋白质的活性的基因改变。17. 根据权利要求16所述的改变的细胞，其中所述改变的革兰氏阳性细菌细胞是芽孢 杆菌属菌种的菌株。18. 根据权利要求16至17中任一项所述的改变的细胞，其中与在基本相同的培养条件 下生长的相应未改变的革兰氏阳性细菌细胞中YkfA蛋白质活性相比，所述改变的革兰氏阳 性细菌细胞具有改变的YkfA蛋白质活性。19. 根据权利要求16至17中任一项所述的改变的细胞，其中与在基本相同的培养条件 下生长的相应未改变的革兰氏阳性细菌细胞中YkfA蛋白质活性相比，所述改变的革兰氏阳 性细菌细胞具有降低的YkfA蛋白质活性。20. 根据权利要求16至17中任一项所述的改变的细胞，其中与在基本相同的培养条件 下生长的相应未改变的革兰氏阳性细菌细胞中YkfA蛋白质活性相比，所述改变的革兰氏阳 性细菌细胞具有提高的YkfA蛋白质活性。21. 根据权利要求16至20中任一项所述的改变的细胞，其中所述突变在所述ykf操纵子 的ykfA基因中。22. 根据权利要求21所述的改变的细胞，其中所述ykfA基因与SEQ ID NO: 1有至少60% 同一,性。23. 根据权利要求22所述的改变的细胞，其中所述基因改变导致与SEQ ID NO: 2的第 252或253位氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。24. 根据权利要求21至23中任一项所述的改变的细胞，其中所述基因改变导致与SEQ ID NO:2的第252和253位氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。25. 根据权利要求21至23所述的改变的细胞，其中所述基因改变导致与SEQ ID N0:2的 第252位氨基酸对应的位置处的氨基酸由P变为L。26. 根据权利要求21至23所述的改变的细胞，其中所述基因改变导致与SEQ ID N0:2的 第253位氨基酸对应的位置处的氨基酸由V变为L。27. 根据权利要求21至23所述的改变的细胞，其中所述基因改变导致与SEQ ID N0:2的 第252位氨基酸对应的氨基酸位置处P变为L以及与SEQ ID NO: 2的第253位氨基酸对应的氨 基酸位置处V变为L。28. 根据权利要求16至27中任一项所述的改变的细胞，其中所述改变的细胞表达感兴 趣的蛋白质。29. 根据权利要求28所述的改变的细胞，其中所述感兴趣的蛋白质是酶。30. 根据权利要求28所述的改变的细胞，其中所述感兴趣的蛋白质是蛋白酶。31. -种包含来源于ykf A基因的变体序列的多核苷酸，其中所述变体序列： 长度为至少15个核苷酸， 与全部或部分SEQ ID NO: 1有至少60%同一性，并且 包含至少一个在ykfA基因中的核苷酸位置处的基因改变，当所述至少一个突变存在于 革兰氏阳性细菌细胞的内源性ykf A基因中时，所述基因改变导致Ykf A蛋白质的活性改变。32. 根据权利要求31所述的多核苷酸，其中所述基因改变导致与SEQ ID N0:2的第252 或253位氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。33. 根据权利要求31所述的多核苷酸，其中所述基因改变导致与SEQ ID N0:2的第252 和253位氨基酸对应的位置处的氨基酸改变。34. 根据权利要求31所述的多核苷酸，其中所述基因改变导致与SEQ ID N0:2的第252 位氨基酸对应的位置处的氨基酸由P变为L。35. 根据权利要求31所述的多核苷酸，其中所述基因改变导致与SEQ ID N0:2的第253 位氨基酸对应的位置处的氨基酸由V变为L。36. 根据权利要求31所述的多核苷酸，其中所述基因改变导致与SEQ ID N0:2的第252 位氨基酸对应的氨基酸位置处P变为L以及与SEQ ID NO: 2的第253位氨基酸对应的氨基酸 位置处V变为L。37. -种包含权利要求31至36中任一项所述的多核苷酸序列的载体。38. 根据权利要求37所述的载体，其中所述载体是革E1向载体，所述祀向载体被设计成在 转化到所述革兰氏阳性细菌细胞中时通过同源重组将所述多核苷酸序列中的至少一个突 变引入到所述革兰氏阳性细菌细胞的ykf操纵子中的对应位置。39. -种用于增强革兰氏阳性细菌细胞中感兴趣的蛋白质表达的方法，所述方法包括： a) 用权利要求38所述的载体转化亲本革兰氏阳性细菌细胞； b) 允许所述载体与所述亲本革兰氏阳性细菌细胞的ykf操纵子中相应区域的同源重 组，以产生改变的革兰氏阳性细菌细胞；以及 c) 使所述改变的革兰氏阳性细菌细胞在适于表达所述感兴趣的蛋白质的条件下生长， 其中与所述转化步骤之前的所述革兰氏阳性细菌细胞相比，所述感兴趣的蛋白质在所述改 变的革兰氏阳性细菌细胞中的产量提高。
【文档编号】C07K14/32GK106068273SQ201480076332
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2014年12月8日 公开号201480076332.6, CN 106068273 A, CN 106068273A, CN 201480076332, CN-A-106068273, CN106068273 A, CN106068273A, CN201480076332, CN201480076332.6, PCT/2014/69019, PCT/US/14/069019, PCT/US/14/69019, PCT/US/2014/069019, PCT/US/2014/69019, PCT/US14/069019, PCT/US14/69019, PCT/US14069019, PCT/US1469019, PCT/US2014/069019, PCT/US2014/69019, PCT/US2014069019, PCT/US201469019
【发明人】C·邦焦尔尼, B·F·施密特, R·奥楚卡, A·范齐蒙耐德
【申请人】丹尼斯科美国公司